Motore elettrico per ventilatori plug fan

Il ventilatore a girante libera, in inglese plug fan, è una girante centrifuga senza chiocciola, installata in un vano vuoto (plenum) all'interno di un'unità di trattamento aria o di una cabina di ventilazione. Poiché la girante è calettata direttamente sull'albero motore, in questa configurazione il motore non si limita a fornire potenza: sostiene la girante e ne determina i giri/min. Il quadro generale delle tipologie di ventilatori è nella pagina motori elettrici per ventilatori e aspiratori; qui trattiamo solo le condizioni specifiche del motore che aziona un plug fan.

Girante senza chiocciola: i carichi sostenuti dal motore

In un ventilatore a chiocciola l'aria viene raccolta nella carcassa a spirale attorno alla girante ed esce da un'unica bocca. Nel plug fan questa carcassa non c'è: la girante aspira l'aria dal cono di aspirazione e la proietta lungo tutta la sua circonferenza all'interno del vano, che si comporta come una camera in pressione. Per il progettista dell'unità questo significa poter orientare l'uscita del canale nella direzione desiderata e accorciare la cabina.

Sul lato motore si sommano invece tre carichi distinti. Il primo è la coppia richiesta dalla girante per il lavoro aeraulico. Il secondo è il peso della girante: poiché è a sbalzo sull'estremità dell'albero, il cuscinetto anteriore del motore sopporta un carico radiale costante. Il terzo è l'inerzia della girante; una girante plug fan di grande diametro con pale rovesce sollecita il motore per un tempo apprezzabile durante l'accelerazione. Per questo diametro e massa della girante contano nella scelta del motore quanto il valore in kW e vanno sempre richiesti al costruttore del ventilatore.

I giri/min li determina l'inverter, non la puleggia

In un ventilatore cassonato a cinghia il punto di lavoro si regola cambiando la puleggia. Nel plug fan non c'è puleggia, quindi la girante ruota alla stessa velocità del motore; con rete a 50 Hz questa velocità dipende dal numero di poli. Ad esempio il nostro modello a 4 poli 112M-4 ruota sotto carico a 1450 giri/min, il modello a 2 poli 100L-2 a 2895 giri/min. I giri/min della girante richiesti dal progetto cadono spesso in un punto intermedio tra questi due valori.

Per questo i plug fan funzionano quasi sempre con inverter: in messa in servizio la portata desiderata si trova tramite la frequenza dell'inverter, mentre in esercizio la velocità viene riadattata man mano che il filtro si sporca o che cambia il fabbisogno dell'edificio. Nella scelta del motore il valore da considerare è la potenza all'albero alla frequenza massima che l'inverter raggiungerà; poiché la potenza del ventilatore cresce rapidamente con i giri/min, anche poche centinaia di giri/min sopra il valore di progetto possono portare il motore oltre il dato di targa. Se si prevede di superare i 50 Hz, questa condizione e la frequenza massima vanno indicate chiaramente nell'ordine.

I nostri motori trifase possono essere alimentati da inverter. Anche se nel plug fan il funzionamento prolungato a bassa frequenza e coppia piena è raro, se è previsto può essere necessaria una ventilazione assistita ad alimentazione separata; se l'inverter è in un quadro esterno all'unità e il cavo è lungo, si valuta un filtro dv/dt o sinusoidale lato motore. I dettagli sono nella pagina motori elettrici compatibili con inverter.

Posizione del motore nella cabina e forma costruttiva

Nel plug fan il motore è montato su una mensola o un telaio di fronte al lato di aspirazione, immerso nel flusso d'aria. L'aria dell'unità è perlopiù filtrata e temperata, quindi favorevole al raffreddamento del motore; in un ventilatore subito a valle della batteria di riscaldamento la temperatura dell'aria sale, mentre dopo l'umidificatore aumenta l'umidità. Il campo di temperatura e umidità dell'aria a cui è esposto il motore va indicato nell'ordine.

Il fissaggio avviene di solito imbullonando al telaio un motore con piedi (B3) oppure appoggiando sulla mensola del ventilatore un motore flangiato (B5, B35). Quale forma è disponibile per quale grandezza è indicato nella pagina forme costruttive; flangia e dimensione dell'albero vengono confermate a ogni ordine. Nelle unità in cui il telaio poggia su antivibranti, il lavoro risulta più semplice se il cavo motore è collegato con un tratto flessibile, la morsettiera è rivolta verso il portello di ispezione e il cavo attraversa la parete della cabina con un pressacavo a tenuta.

Parete di ventilatori: molti motori piccoli invece di uno grande

Nelle unità a grande portata, al posto di un unico grande plug fan si possono usare più ventilatori piccoli affiancati; questa configurazione si chiama parete di ventilatori (fan array). Per il motore la conseguenza è questa: se un ventilatore si guasta, gli altri accelerano e compensano parte della mancanza. Ciò richiede che ogni motore lavori in esercizio normale al di sotto della potenza di targa, ma possa salire di più nello scenario di riserva.

Nella parete di ventilatori i motori si scelgono in genere dello stesso modello, così è più facile tenere un ricambio. Il fatto che ogni motore sia alimentato da un inverter dedicato o da un inverter comune cambia lo schema delle protezioni e dei cavi; questa informazione va comunicata in fase di offerta. Nelle pareti con giranti piccole si sceglie spesso la serie con carcassa in alluminio per la sua leggerezza.

Motori di esempio per applicazioni plug fan

I modelli in tabella sono esempi; la scelta definitiva dipende dal reale fabbisogno di potenza della girante, dal campo di giri/min richiesto, dalla configurazione di montaggio e dalle condizioni di lavoro nell'unità.

Manutenzione: equilibratura, cuscinetti e controllo dei filtri

Poiché la girante è direttamente sull'albero, ogni squilibrio della girante si trasmette direttamente al cuscinetto del motore. Polvere o sporco depositati sulla superficie della girante ne alterano l'equilibratura; una pulizia periodica e il controllo dell'equilibratura dopo ogni smontaggio e rimontaggio preservano la durata dei cuscinetti. Allo stesso scopo devono essere puliti la superficie di accoppiamento tra mozzo e albero e il collegamento a chiavetta.

Man mano che il filtro si sporca, la resistenza dell'impianto aumenta; in un plug fan con inverter il sistema di controllo alza la velocità per mantenere la portata e il carico del motore cresce di conseguenza. Per questo è buona abitudine registrare la corrente del motore prima e dopo la sostituzione del filtro. Come opzioni d'ordine si possono aggiungere un sensore PTC o PT100 per monitorare la temperatura dell'avvolgimento e, se l'unità resta ferma a lungo, una resistenza anticondensa.

Informazioni necessarie per l'offerta

Per un motore plug fan ci comunichi: tipo di macchina e di ventilatore (unità di trattamento aria, cabina, parete di ventilatori), potenza necessaria, giri/min minimi e massimi della girante, tensione di rete e uso dell'inverter, forma costruttiva (con piedi o flangiata) e quantità. Se sostituisce un motore esistente, inviarci la foto della targa è un buon punto di partenza.

Tutti i modelli e i prezzi aggiornati sono nella pagina acquista motore elettrico. I nostri numeri WhatsApp e di telefono si trovano nella pagina contatti.

Domande frequenti

Il motore di un plug fan può funzionare oltre i 50 Hz?

Con l'inverter è possibile; in questo campo però la coppia disponibile del motore diminuisce mentre la potenza richiesta dal ventilatore aumenta. Vanno calcolati la velocità massima ammessa per girante e motore e il fabbisogno di potenza a quella velocità, e la frequenza massima va indicata nell'ordine.

Passando da un ventilatore cassonato a cinghia a un plug fan si può riutilizzare il vecchio motore?

Nella maggior parte dei casi no, perché nella trasmissione a cinghia i giri/min del motore e quelli della girante sono diversi. Nel plug fan il motore deve avere il numero di poli adatto ai giri/min della girante e deve poter sostenere la girante sull'estremità dell'albero; la scelta si fa in base ai dati della nuova girante.

Nel plug fan il motore è immerso nel flusso d'aria: serve una protezione aggiuntiva?

Per aria filtrata a temperatura normale il motore standard IP55 è adatto. Se a valle della batteria di riscaldamento ci sono temperature elevate, dopo l'umidificatore forte umidità o vapori chimici, questa condizione va indicata nell'ordine; se necessario si valutano misure aggiuntive o un motore speciale.

Nella parete di ventilatori serve un inverter dedicato per ogni ventilatore?

Dipende dal progetto di controllo del costruttore dell'unità. Un inverter dedicato facilita il monitoraggio e la protezione di ogni singolo motore; con un inverter comune serve invece una protezione termica separata per ciascun motore. Ci comunichi in fase di offerta quale configurazione è stata scelta.