Avviamento sotto carico di un motore elettrico da 75 kW: quali informazioni servono?

Un motore da 75 kW che parte a vuoto raggiunge i giri in pochi secondi; quando lo stesso motore deve mettere in moto un frantoio pieno, una linea di pompaggio piena d'acqua o un trasportatore carico, il quadro cambia. L'avviamento si allunga, la corrente resta alta a lungo, la protezione può intervenire oppure il motore non raggiunge mai i giri. La maggior parte di questi problemi non nasce dalla potenza del motore, ma da informazioni mancanti nell'ordine. In questo articolo, prendendo come esempio i modelli da 75 kW di HEM Motor, spieghiamo quali informazioni raccogliere per l'avviamento sotto carico e come queste influiscono sulla decisione.

Valori fondamentali dei modelli da 75 kW

In HEM Motor la potenza di 75 kW è offerta con carcassa in ghisa e in tre velocità. Tutti i modelli hanno grado di protezione IP55, classe di isolamento F, alimentazione 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz e fattore di servizio (SF) 1,15.

La coppia nominale in tabella è la coppia che il motore fornisce in continuo al carico nominale. Coppia di spunto, corrente di avviamento e curva di coppia in funzione dei giri non si leggono da questa tabella; questi valori si trovano nella riga del modello nel catalogo tecnico e prodotti 2026 e vanno presi da lì per il calcolo.

La vera domanda nell'avviamento sotto carico: la differenza di coppia

Mentre il motore passa da fermo ai giri nominali, in ogni istante si confrontano due coppie: quella prodotta dal motore a quei giri e quella che la macchina oppone a quei giri. La differenza è la coppia che produce l'accelerazione. Se la differenza è grande l'avviamento è breve; se è piccola l'avviamento si allunga; se a qualsiasi velocità la differenza si annulla, il motore si blocca a quei giri e non raggiunge la velocità nominale.

La coppia resistente delle macchine si comporta in modi molto diversi. Senza saperlo non si può rispondere correttamente alla domanda "75 kW bastano?".

• Coppia bassa all'avviamento, crescente con i giri: ventilatori e pompe centrifughe appartengono a questo gruppo. All'inizio dell'avviamento la resistenza è bassa; se però la girante del ventilatore è grande e pesante, l'avviamento può comunque durare a lungo a causa dell'inerzia.
• Coppia circa costante, indipendente dai giri: trasportatori carichi, coclee, compressori a pistoni e frantoi appartengono a questo gruppo. Anche all'avviamento c'è una resistenza vicina al carico nominale.
• Coppia con picco all'avviamento: un frantoio rimasto pieno di materiale, un miscelatore con materiale sedimentato o un supporto gelato possono generare nel primo istante una resistenza superiore alla nominale. Questa situazione dipende dalle abitudini di esercizio della macchina e va sempre indicata.

Informazioni da raccogliere prima dell'ordine

Per l'avviamento sotto carico potenza e giri da soli non bastano. Quando le informazioni seguenti arrivano insieme, motore e metodo di avviamento possono essere abbinati correttamente.

Lato macchina

• Tipo di macchina e condizione di avviamento: la macchina parte scarica o carica? Il frantoio resta pieno, rimane materiale sul nastro?
• Coppia resistente all'avviamento: il valore indicato dal costruttore della macchina o una misura fatta con il vecchio motore. Se non è nota, si indicano il tipo di macchina e se parte carica.
• Inerzia: momento d'inerzia delle masse rotanti come volano, grande girante di ventilatore, tamburo pesante, e rapporto di trasmissione rispetto al motore. Un'inerzia elevata allunga il tempo di avviamento e scalda il motore.
• Trasmissione: giunto, cinghia e puleggia o riduttore; rapporto e giri lato motore.

Lato rete e avviamento

• Metodo di avviamento: diretto, stella-triangolo, avviatore statico o inverter. Quale c'è nel quadro esistente e se può essere cambiato.
• Trasformatore e linea: potenza del trasformatore di alimentazione, sezione e lunghezza del cavo. Se all'avviamento la tensione cala, anche la coppia del motore diminuisce sensibilmente.
• Frequenza degli avviamenti: quante volte all'ora o al giorno si avvia e quanto tempo passa tra due avviamenti. Avviamenti sotto carico ravvicinati scaldano l'avvolgimento.

Ambiente e funzionamento

• Durata di funzionamento: servizio continuo o intermittente; quanto tempo si resta a pieno carico.
• Ambiente: temperatura ambiente, polvere, altitudine e possibilità per il motore di ricevere aria di raffreddamento.
• Targhetta dati del vecchio motore: in caso di sostituzione, potenza, giri, corrente e codice di grandezza, ed eventuale registro dei problemi di avviamento.

Come influisce il metodo di avviamento sulla coppia di spunto?

L'errore più frequente nell'avviamento sotto carico è considerare il metodo di avviamento separatamente dalla scelta del motore. Lo stesso motore mostra un comportamento all'avviamento completamente diverso con metodi diversi.

• Avviamento diretto: all'avviamento il motore utilizza l'intera curva di coppia del catalogo, ma assorbe dalla rete una corrente elevata. Se trasformatore e linea sopportano questa corrente, è l'opzione più robusta per l'avviamento a carico.
• Stella-triangolo: il motore con targa 400/690 V (Δ/Y) viene avviato a stella sulla rete a 400 V. Poiché in questa fase la tensione sull'avvolgimento cala, sia la corrente sia la coppia scendono a circa un terzo di quelle dell'avviamento diretto. Funziona bene con carichi leggeri all'avviamento come i ventilatori; su un frantoio o un trasportatore carico il motore può non accelerare abbastanza nella fase a stella e al passaggio a triangolo si genera un forte picco di corrente.
• Avviatore statico: limita la corrente aumentando gradualmente la tensione; poiché anche la coppia diminuisce con il quadrato della tensione, negli avviamenti con carico pesante la regolazione va fatta con attenzione. È diffuso su pompe e ventilatori ad avviamento leggero.
• Inverter: poiché a bassa frequenza può fornire una coppia vicina alla nominale con corrente limitata, è il metodo più controllato per gli avviamenti pesanti. Le nostre serie trifase sono adatte alla regolazione di velocità con inverter; per il funzionamento prolungato a bassi giri con coppia piena può servire un ventilatore esterno, se il cavo tra azionamento e motore è lungo si valuta un filtro dv/dt o sinusoidale. I dettagli sono nella domanda sull'uso con inverter; indichi queste condizioni nell'ordine.

Che cosa significa SF 1,15, e che cosa non significa?

In tutti i modelli HEM Motor da 75 kW in su il fattore di servizio è 1,15. Ciò indica che il motore è progettato con una riserva di circa il 15% oltre la potenza di targa. Questa riserva è un margine di sicurezza contro le incertezze di misura, le variazioni delle condizioni ambientali e gli aumenti di carico di breve durata.

Il fattore di servizio non è la soluzione ai problemi di avviamento. Quanta coppia produce il motore all'avviamento lo determinano la curva di coppia del catalogo e il metodo di avviamento scelto; l'SF non lo cambia. Allo stesso modo non è corretto scegliere un motore più piccolo del necessario pensando "tanto c'è la riserva": un motore che usa costantemente la riserva lavora più caldo e non ha più margine in caso di un aumento di carico imprevisto. Scelga il motore in base al carico reale e consideri l'SF come sicurezza aggiuntiva.

Scenario di esempio: un trasportatore a nastro che parte carico

Il flusso seguente è ipotetico e non descrive l'applicazione reale di un cliente. Supponiamo che in un impianto di inerti un lungo trasportatore a nastro venga fermato a fine turno con il materiale sopra e riparta carico al mattino. L'azionamento avviene tramite riduttore da un motore da 1500 giri/min e nel quadro esistente c'è un avviatore stella-triangolo.

• Il modello candidato è il motore da 75 kW con codice 280S-4; sulla sua targhetta compare 1486 giri/min.
• Il trasportatore è un carico a coppia costante e parte carico. Poiché nella fase a stella la coppia del motore scende a circa un terzo di quella dell'avviamento diretto, la capacità del nastro di accelerare a stella va valutata insieme al rapporto del riduttore e al carico sul nastro.
• Se la valutazione indica che lo stella-triangolo sarà insufficiente, le opzioni sono l'avviamento diretto, se il trasformatore lo consente, oppure l'inverter. Questa decisione è importante quanto la potenza del motore.
• Poiché si effettua un solo avviamento al giorno, la frequenza degli avviamenti non è un problema; dopo un guasto, però, tra un tentativo e l'altro bisogna attendere che il motore si raffreddi.

Se nello stesso impianto si aziona un tamburo a bassi giri e alta inerzia entra in gioco il 315S-6 (985 giri/min, coppia nominale 727,2 Nm); per un ventilatore o una pompa ad alti giri con accoppiamento diretto tramite giunto, il 280S-2 (2975 giri/min). In ogni caso la decisione si prende conoscendo coppia di spunto e inerzia della macchina.

Ci invii i dati, valutiamo insieme l'avviamento

Quando sceglie un motore da 75 kW per l'avviamento sotto carico, ci comunichi:

• Potenza, giri e macchina azionata; se parte carica o a vuoto
• Se noti, coppia di spunto e inerzia, tipo e rapporto di trasmissione
• Metodo di avviamento esistente o previsto, potenza del trasformatore e lunghezza del cavo
• Frequenza degli avviamenti, durata di funzionamento e condizioni ambientali
• Forma costruttiva, tensione e, in caso di sostituzione, foto della targhetta dati del vecchio motore

Consulti i modelli adatti e i prezzi aggiornati nella pagina acquista un motore elettrico. Se cerca un modello per sostituire il Suo motore attuale, ci invii la targhetta dati del motore: indicandoci le condizioni di avviamento definiremo insieme il modello. Per altre domande può contattarci dalla nostra pagina contatti.