Avviamento del motore
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3. di convertitore di frequenza Auto Boost L aumento di tensione viene determinato dal software del convertitore di frequenza Questo boost copre la maggior parte delle applicazioni 3 5 Avviamento motore Boost CC La curva U f ricoperta da una tensione fissa Con questo sistema pu essere generata la massima coppia del motore Tuttavia bisogna fare attenzione perch la corrente del motore aumenta molto rapidamente durante questa procedura 3 3 3 Compensazione dello scorrimento della Velocit Con compensazine dello scorrimento 100 99 Senza compensazine dello scorrimento 198 197 96 93 Carico 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 Compensazione dello scorrimento Se un motore trifase ad induzione viene caricato la sua velocita diminuisce e lo scorrimento aumenta Se non si desidera questa diminuzione della velocita il convertitore di frequenza offre una cosiddetta compensazione dello scorrimento Cid significa che il convertitore di frequenza aumenta automaticamente la frequenza iniziale e in questo modo la velocita non diminuisce Questa compensazione permette una precisione di velocita di circa lo 0 5 3 3 4 Valore impostato Il livello del valore impostato determina la frequenza iniziale e in questo modo anche la velocit del motore Il valore impostato pu essere in diversi modi fornito dal convertitore di frequenza con un potenziometro di solito 10 kOhm e con un segnale analogico
4. 191d 025 Ip e 1ezzIPsepue s lap 1 LEN 0 U0 14U09 2 E E 2 E Ss 5 x s 2 SE cos SES E 3 5 amp Oost 4 T 6 LY Rockwell Automation aiuta i propri clienti ad ottenere i massimi risultati dai loro investimenti tramite A Rockwell Automation l integrazione di marchi prestigiosi nel settore dell automazione industriale creando una vasta gamma di prodotti di facile integrazione Tali prodotti sono supportati da una rete di assistenza tecnica locale disponibile in ogni parte del mondo da una rete globale di integratori di sistemi e dalle risorse tecnologicamente avanzate della Rockwell I ia Rappresentanza mondiale o Arabia Saudita Argentina Australia Austria Bahrain Belgio Bolivia Brasile e Bulgaria Canada Cile Cipro Colombia Corea Costarica Croazia Danimarca Ecuador Egitto El Salvador Emirati Arabi Uniti Filippine Finlandia Francia Gana Giamaica Giappone Giordania Germania Grecia Guatemala Honduras Hong Kong Irlanda Islanda Israele Italia Kuwait Libano Macao Malaysia Malta Marocco Messico Nigeria Norvegia Nuova Zelanda Oman Paesi Bassi Pakistan Panama Per Polonia Portogallo Portorico
5. L avviamento ottimale della pompa raggiunto attraverso l avviamento lento che raggiunge la velocit nominale con un accelerazione rapida e ritardata L arresto di una pompa rappresenta una forte sollecitazione per l avviatore statico La pompa deve essere ritardata in modo da evitare il colpo d ariete L avviatore statico deve conoscere il carico ed il numero di giri del motore ed adattarsi in modo corrispondente ai suoi parametri in modo che sia raggiunto lo scopo desiderato 2 9 3 Confronto delle curve caratteristiche della coppia Avviamento diretto Avviatore statico convenz 100 Avviatore statico con controllo Curve del controllo pompa Velocit 100 Curve della coppia In questo grafico sono rappresentate le curve caratteristiche della coppia con i diversi sistemi d avviamento La curva nell avviatore statico con controllo pompa parallela alla curva caratteristica della pompa in modo da raggiungere una coppia d accelerazione costante 2 12 Avviamento motore 2 94 Caratteristica della portata durante l avviamento Portata Avviamento Avviamento statico Avviamento statico 100 diretto convenz con controllo pompa Curva della portata durante avviamento Questo grafico rappresenta la curva della portata durante l avviamento per differenti procedure d avviamento Durante l avviamento diretto la portata del liquido per effetto della pressione accelera
6. un induttore nel circuito intermedio Questo induttore ha il compito di ritardare la durata del flusso di corrente sulla rete e di ridurre in questo modo i picchi di corrente 3 2 3 Invertitori a dia T1 T2 T3 Invertitore IGBT L invertitore l ultimo anello del cambiamento di frequenza davanti al motore Per sistemi con plurimotori necessaria una protezione supplementare prima di ogni motore Esso trasforma la corrente continua in una rete ad induzione con frequenza e tensione variabili I diversi semiconduttori sono utilizzati come semiconduttori di 3 3 Avviamento motore potenza GTO tiristore Gate Turn Off FET field effect transistor IGBT Insulate Gate Bipolar Transistor I moderni convertitori di frequenza sono nella maggior parte dei casi dotati di IGBT Le nuove generazioni di questi semiconduttori raggiungono una potenza di circa 350 kW Come si trasforma dunque una tensione continua in una tensione trifase con frequenza variabile Gli elementi strutturali dell invertitore funzionano come interruttori regolati da un microprocessore e collegano a secondo della frequenza la tensione negativa e positiva all avvolgimento del motore Le modifiche di frequenza e tensione avvengono nella maggior parte dei convertitori di frequenza con la modulazione dell ampiezza d onda PWM 3 2 3 1 Diagramma della modulazione dell ampiezza d onda MW m 0 Modulazione dell ampiezza d onda
7. 0 10 V o 4 20 mA e attraverso un interfaccia seriale e attraverso un bus del campo E anche possibile programmare nel convertitore di frequenza diverse frequenze fisse e attivarle all ingresso secondo le necessit 3 3 5 Compensazione Come in precedenza nel circuito del motore circolano una corrente reattiva e una attiva La corrente reattiva tuttavia oscilla tra la capacit del circuito intermedio e l induttanza del motore e dunque non carica la rete Solo la potenza attiva le perdite della trasmissione e le perdite del convertitore di frequenza sono pareggiate dalla rete Il cos j della corrente di rete di conseguenza quasi 1 Nella maggior parte dei casi pu essere omessa una compensazione della trasmissione 3 6 Avviamento motore 3 3 6 Protezione del motore I convertitori di frequenza sono normalmente equipaggiati con una protezione elettronica del motore integrata Non necessario normalmente una protezione supplementare Per applicazioni speciali per es quando un convertitore di frequenza alimenta pi motori si consiglia una protezione addizionale per ogni motore Bisogna tuttavia prestare attenzione al fatto che il motore pu essere messo in funzione anche con una velocit inferiore Poich nei motori standard il ventilatore viene montato sull albero non viene pi garantito un raffreddamento ottimale del motore In questo caso dovrebbe essere installato un ventilatore separato Per assicura
8. La coppia d avviamento di solito dal 150 al 300 della coppia nominale A seconda del tipo d avviamento la meccanica della macchina pu essere sollecitata in modo eccessivo dall elevata coppia d avviamento stress meccanico oppure il processo di produzione pu essere disturbato inutilmente da scatti impulsivi di coppia e l installazione di un avviatore statico l impatto della coppia che si produce sulla parte meccanica della macchina pu essere prevenuto e La caratteristica d avviamento pu essere adattata all applicazione per es controllo delle pompe e Semplice cablaggio al motore solo 3 conduttori 2 9 Avviamento motore 2 7 2 Parte elettrica L avviamento dei motori trifasi causa elevati picchi di corrente sulla rete d alimentazione 6 7 volte la corrente nominale Di conseguenza si possono verificare notevoli cadute di tensione che disturbano le altre utenze collegate sulla stessa rete d alimentazione Le societ elettriche stabiliscono per questo motivo valori limite per le correnti d avviamento dei motori e Conunavviatore statico possibile limitare la corrente di spunto del motore fino a quando non richiesta coppia d avviamento elevata In questo modo si riducono le sollecitazioni sulla rete d alimentazione e Possibile riduzione della tariffa di allacciamento sulla rete d alimentazione per una minor potenza installata e Inmolticasi tuttavia le soc
9. molto rapidamente Se si raggiunge il 100 della portata del liquido subentra un notevole cambiamento dell accelerazione In questo modo si provoca il cos detto colpo d ariete che pu causare rilevanti danni all impianto In un avviatore statico convenzionale il cambiamento d accelerazione sostanzialmente minore e quindi anche le conseguenze che ne derivano Solo nell avviatore statico con controllo per pompa il cambiamento d accelerazione talmente basso da evitare qualsiasi colpo d ariete 2 95 Curva della portata durante l arresto Portata 100 Velocit Avviatore statico Avviatore statico massima convenz con controllo pompa Curva della portata durante arresto Il grafico rappresentata la curva della portata durante l arresto nei diversi procedimenti d arresto 2 13 Avviamento motore L arresto immediato di una pompa centrifuga durante la massima velocit del motore vuol dire fare crollare l intera colonna d acqua sulla valvola di non ritorno In questo modo l impianto viene caricato maggiormente rispetto all avviamento diretto Il controllo della rampa di decelerazione Arresto dolce tradizionale non adatto per il controllo delle pompe in quanto la velocit della portata viene ritardato solo fino ad un certo grado e quindi si verificherebbe lo stesso effetto che avviene durante la velocit massima Un rallentamento ottimale della portata pu essere ottenuto solo
10. 1 Sviluppo della corrente e della coppia in un avviamento stella triangolo M 4 Coppia Punto di commutazione Curve della corrente stella triangolo Nel grafico sono rappresentate le curve caratteristiche della coppia e della corrente nell avviamento a stella e a stella triangolo in funzione della velocit Per questa applicazione l avviamento stella triangolo sconveniente in quanto l avviatore non caricato Durante la commutazione dalla stella al triangolo la corrente scende a zero e la velocit diminuisce a seconda delle applicazioni La commutazione a triangolo causa un aumento brusco della corrente Nel caso in cui la potenza installata non sia sufficiente questo causa una caduta di tensione sulla rete di distribuzione Durante la commutazione a triangolo anche la coppia motore subisce un incremento che rappresenta uno sforzo meccanico sull intera macchina Se le pompe sono azionate con l utilizzo dello stella triangolo generalmente viene applicato uno sbarramento meccanico 2 11 Avviamento motore 2 9 2 Comportamento della velocit in un avviatore statico con controllo pompa 100 Arresto Avviatore Funzion statico amento Arresto della pompa Comportamento della velocit in un avviatore statico con controllo pompa Nell avviatore statico con il modulo per controllo pompa il motore non accelera linearmente Il cambiamento della velocit avviene secondo una curva ad S
11. 3 3 Comportamento operativo 3 3 1 Rapporto frequenza tensione U 400 V 50 Hz 100Hz t Curva U f Nel collegamento diretto del motore alla linea d alimentazione sussistono condizioni applicativi ideali per il motore Il convertitore di frequenza garantisce attraverso la modifica della tensione livelli vicini a queste condizioni applicative 3 4 Avviamento motore Come standard vale una caratteristica U f lineare da 0 a 50 Hz a 400 V Se si raggiunge una frequenza superiore a 50 Hz la tensione non aumenta ulteriormente tensione principale Il motore allora non pu pi fornire la potenza nominale e quindi non pu pi essere sottoposto al pieno carico 400 V 230 V 50 Hz 87 Hz t Curva U f La caratteristica del motore essere incrementata per essere trasformata dalla limitazione di frequenza di solito 50 Hz Un rapporto standard di 230 V 50 Hz e 380 87 Hz Ci significa che il motore pu essere azionato fino ad 87 Hz con carico nominale 3 3 2 Aumento di tensione oppure un boost Tensione Boost Frequenza 0 Aumento di tensione Il rapporto lineare U f funziona male a bassa frequenza lt 5 Hz Il motore non sviluppa pi nessuna coppia e si ferma a bassa velocit Per evitare questo inconveniente deve essere impostato in caso di bassa velocit un aumento di tensione oppure un boost A questo scopo sono a disposizione dell utente numerose possibilit a seconda del tipo
12. 58 Ie 0 58 Ie typ 0 27 secondo la corrente di transizione e Resistenze di transizione typ 0 35 a 0 4 A differenza di come avviene nel normale collegamento stella triangolo il contattore di stella deve essere dimensionato in modo uguale al contattore principale e al contattore di triangolo in quanto deve interrompere sia la corrente di stella del motore sia la corrente delle resistenze di transizione Nelle resistenze circola una corrente di circa 1 5 Le Per questo motivo necessario un potere di rottura pi elevato Per l avviamento stella triangolo continuo il dimensionamento della protezione motore e la sezione dei conduttori comando diversificato a seconda del controllo del contattore di transizione va fatta con le stesse regole vigenti per l avviamento stella triangolo normale 1 7 Avviamento motore 1 2 Avviamento con autotrasformatore Un avviatore con autotrasformatore permette l avviamento di motori a gabbia di scoiattolo riducendo la corrente riduzione causata da una diminuzione della tensione durante la fase d avviamento Contrariamente all avviamento stella triangolo sono necessari solo tre conduttori che alimentano il motore Questo metodo d avviamento particolarmente usato nei paesi di lingua inglese All avviamento il motore alimentato dall autotrasformatore In queste condizioni l avviamento del motore avviene con tensione ridotta e di conseguenza con
13. Gli avviatori statici si distinguono in gruppi a secondo dei seguenti criteri 1 numero delle fasi controllate Monofase avviatori statici con controllo di una fase bifase avviatori statici con controllo di due fasi oppure trifase avviatori statici con controllo di tre fasi 2 Il tipo del secondo semiconduttore con polarit opposta Se si seleziona un diodo questo chiamato avviatore statico con controllo di una semionda Se si sceglie un tiristore questo chiamato avviatore statico con controllo ad onda piena I seguenti schemi elettrici dimostrano il principio come i diversi tipi agiscono sulla tensione e sulla corrente del motore 2 4 1 Avviatore statico monofase con controllo ad onda piena Avviatore statico Controllo monofase 2 2 Nel caso dell statico con controllo monofase il ritardo di fase fase L2 effettuato in una fase per mezzo di due tiristori antiparalleli Le fasi 1 e L3 sono collegate direttamente al motore Durante l avviamento approssimativamente circola nelle fase L1 e L3 la corrente nominale del motore pari a circa 6 volte Solo nella fase regolata possibile ridurre la corrente fino a 3 volte la corrente nominale 2 6 Avviamento motore Se si confronta questo metodo con un avviamento diretto il tempo per il raggiungimento della velocit di regime sar pi lungo e la corrente efficace del motore non sar diminuita in modo rilevante Di consegu
14. con un arresto regolato con controllo della pompa molto importante durante l avviamento ma ancora maggiormente pi importante durante l arresto per eliminare completamente 1 colpi d ariete L avviatore statico deve ritardare lentamente il flusso all avviamento aumentare il ritardo per ridurlo verso la fine in modo che poi questo venga frenato lentamente fino a zero 2 9 6 Requisiti di un avviatore statico con controllo pompa Tutti gli impianti hanno diversi livelli con diverse lunghezze dei conduttori per cui non sufficiente associare le curve caratteristiche delle pompe col corrispondente software L avviatore statico deve adattarsi alle diverse condizioni delle applicazioni per controllo pompe solo in questo modo pu essere garantito un avviamento ed un arresto ottimale 2 9 7 Campi di applicazione Gli avviatori statici con il modulo per il controllo pompa sono attualmente usati in molti settori Alcuni di questi sono Approvvigionamento idrico Industria estrattiva e Impianti di depurazione e Impianti di rifornimento Fabbricazione della birra Caseifici Produzione della carta e Sistemi di riscaldamento centralizzato Lavorazione del legno Tecnica HLK e Piscine e Produzione di bibite e di alimenti e Impianti chimici e petrolchimici 2 10 Opzioni Sono disponibili diverse opzioni per gli avviatori statici e Arresto dolce e Regolazione con controllo pompa Bassa velocit preseleziona
15. coppia di pieno carico Se si sceglie una percentuale della coppia di pieno carico molto alta o un tempo d accelerazione molto breve si ottiene quasi l avviamento diretto Nella prassi si stabilisce prima il tempo d accelerazione nelle pompe circa 10 sec e poi si fissa la percentuale della coppia di pieno carico in modo che venga raggiunto l avvio morbido desiderato Il tempo d accelerazione per il raggiungimento della velocit di regime non l effettivo tempo della macchina che dipende dal carico e dalla percentuale della coppia di pieno carico Durante l avviamento statico con controllo della rampa di tensione un certo livello della corrente d avviamento s incrementa fino ad un valore massimo e diminuisce ad In al raggiungimento della velocit di regime del motore La corrente massima non pu essere stabilita in anticipo si regoler in base al motore Se comunque una certa corrente non pu essere superata l avviamento pu essere effettuato con limitazione di corrente 2 4 Avviamento motore 2 3 2 Avviamento con limitazione di corrente Te 6 Corrente con l avviamento diretto a 5 fan Corrente con l avviamento statico 4 con controllo della rampa di tensione esi Corrente con l avviamento statico 3 LI con limitazione di corrente o fr 1 Mm Curve della corrente durante accelerazione La corrente sale linearmente con una determinata rampa fino al raggiungime
16. Caratteristiche per l applicazione pratica Avviamento del motore pllen Bradley CAS MIN 2590 2 A 2 2 Tripping Rowe ml N Rockwell Automation Premessa Il presente manuale tecnico Avviamento del motore rappresenta un ulteriore pubblicazione sul tema Sistema di controllo e protezione del motore Motor Management Con questa pubblicazione si rende disponibile per l utente un manuale sempre pi vasto per la consultazione sulle prestazioni e sui dati operativi per la progettazione e l utilizzo Gli argomenti trattati sono e Protezione del motore e della macchina e Scelta e uso delle apparecchiature elettriche di comando e Comunicazione Sono gi stati pubblicati i seguenti manuali tecnici e Motori asincroni trifasi informazioni sulla costruzione tipi di funzionamento scelta e dimensionamento dei motori e Caratteristiche degli interruttori magnetotermici di potenza indicazioni integrative per la gestione pratica degli interruttori magnetotermici di potenza Attualmente i motori elettrici fanno parte di tutti i processi di produzione L utilizzo ottimale delle macchine aumenta di significato sotto il profilo economico Sistema di controllo e protezione del motore della Rockwell Automation pu essere di aiuto e nell utilizzare meglio gli impianti e nelridurre i costi di gestione e nell aumentare la sicurezza di funzionamento Saremo lieti
17. Coppia del motore con Coppia resistente collegamento a triangolo Iy Corrente con collegamento a stella Coppia del motore con Ip Corrente con collegamento a triangolo funzionamento nominale Ia Andamento della corrente nell avviamento stella triangolo L1 L2 L3 L1 L2 L3 hy 14 ee v7 ul U Vy Wa Va Wi A gt U U2 Iwu Collegamento a stella Collegamento a triangolo Il comportamento della corrente nel collegamento stella triangolo Igy Corrente d alimentazione nel collegamento a Ue ky lwu 5457 stella V3 Zw Ip Corrente d alimentazione nel collegamento a gt gt gt Iwu Iwy triangolo Ur Iw Corrente nell avvolgimento ILp Iw V3 Zu gt lty U Tensione di rete concatenata 1 Zw Impedenza dell avvolgimento lys 3 1 2 Avviamento motore Dopo che il motore ha raggiunto la velocita di solito un temporizzatore commuta il passaggio dal collegamento a stella a quello a triangolo L avviamento nel collegamento a stella deve durare fino a quando il motore raggiunge approssimativamente il numero di giri nominali in modo che nella commutazione a triangolo la corrente subisca il minor picco possibile La post accelerazione nel collegamento a triangolo legata come nell avviamento diretto a correnti di picco molto elevate La durata temporanea nell avviamento con collegamento a stella dipende dal carico del motore Nel collegamento a triangolo l intera tensione di rete ap
18. Qatar Regno Unito Repubblica Ceca Repubblica del Sud Africa Repubblica Dominicana Repubblica Popolare Cinese Romania Russia Singapore Slovacchia Slovenia Spagna Stati Uniti e Svezia Svizzera Taiwan Tailandia Trinidad Tunisia Turchia Ungheria Uruguay Venezuela Rockwell Automation Sede Centrale 1201 South Second Street Milwaukee WI 53204 USA Tel 1 414 382 2000 Fax 1 414 382 4444 Rockwell Automation Sede Europea Avenue Herrmann Debrouxlaan 46 1160 Bruxelles Belgio Tel 32 2 663 06 00 Fax 32 2 663 06 40 Rockwell Automation Sede Asia Pacifico 27 F Citicorp Centre 18 Whitfield Road Causeway Bay Hong Kong Tel 852 2887 4788 Fax 852 2508 1846 SEDI ITALIANE Rockwell Automation S r l Viale De Gasperi 126 20017 Mazzo di Rho MI Tel 39 2 939 72 1 Fax 39 2 939 72 201 Rockwell Automation S r l Divisione Componenti Via Cardinale Riboldi 161 20037 Paderno Dugnano MI Tel 39 2 990 60 1 Fax 39 2 990 43 939 Reliance Electric S p A Via Volturno 46 20124 Milano Tel 39 2 698 141 Fax 39 2 668 01 714 FILIALI ITALINE Rockwell Automation S r l Milano Torino Savona Padova Brescia Bologna Roma Napoli Pubblicazione WP Start IT Gennaio 98
19. a protezione del motore con interruttori magnetotermici di potenza con caratteristiche per la protezione del motore l interruttore magnetotermico di potenza viene collegato sulla linea d alimentazione in modo che assuma anche la protezione di corto circuito dell avviatore e della linea In questo caso la regolazione della corrente avviene sulla corrente nominale del motore Una correzione del valore di regolazione a causa della terza armonica irrilevante in queste condizioni La linea deve essere dimensionata sulla corrente termica secondo la regolazione dell interruttore magnetotermico di potenza I componenti elettrici per l avviamento stella triangolo normale devono essere dimensionati secondo le seguenti correnti e Contattore principale KIM 0 581 e Contattore di triangolo 0 581 e Contattore di stella 0 341 Per i tempi d avviamento lunghi di circa 15 secondi il contattore a stella deve essere pi grande Se il contattore a stella uguale a quello principale sono ammessi tempi d avviamento fino a 1 minuto circa 1 4 Avviamento motore 1 1 2 Avviamento stella triangolo rafforzato Quando nell avviamento stella triangolo la commutazione da stella a triangolo si effettua ad una velocita troppo bassa del motore perch la coppia resistente superiore alla coppia motore disponibile L aumento di quest ultima pu essere realizzato grazie ad un avviamento stella triangolo rinforzato Questo
20. el tempo d avviamento e l asse delle ordinate il fattore di moltiplicazione del riscaldamento del motore Se per esempio il tempo d avviamento raddoppiato rispetto all avviamento diretto ci significa che e per l avviatore statico con controllo monofase il riscaldamento del motore aumenta di 1 75 volte e per l avviatore statico con controllo bifase l aumento di 1 3 volte e per l avviatore statico con controllo a semionda l aumento di 1 1 volte e perl avviatore statico con controllo ad onda piena in pratica non possibile stabilire un riscaldamento supplementare Per tempi d accelerazioni lunghi e potenze elevate deve essere utilizzato un avviatore statico con controllo ad onda piena 2 6 Vantaggi degli avviatori statici e Grazie avviamento lento l avviatore statico protegge il motore e la macchina Lacorrente d avviamento ridotta o pu essere limitata e La coppia si adatta al carico corrispondente Per le pompe possibile evitare il colpo di ariete durante l avviamento e l arresto e Sono evitati urti e shock che possono impedire un processo e Viene ridotta l usura delle cinghie delle catene dei meccanismi e dei cuscinetti Grazie alle diverse possibilit di regolazione possibile un automazione semplificata 2 7 Vantaggi per l utilizzatore 2 7 1 Parte meccanica Durante l avviamento diretto il motore sviluppa un altissima coppia d avviamento
21. enza nel motore circola approssimativamente la stessa corrente come se fosse un avviamento diretto In questo modo il motore si riscalda di pi Poich il ritardo solo di una fase la rete viene caricata asimmetricamente durante la fase d avviamento Questo metodo corrisponde al classico collegamento KUSA Gli avviatori statici con controllo ad una o due fasi sono per lo pi impiegati per motori con potenza fino ad un massimo di 5 5 kW Sono adatti solo per evitare urti meccanici in un sistema La corrente di avviamento del motore ad induzione con questo metodo non viene ridotta 2 4 2 D marreur progressif commande par demi alternance sur trois phases Li L3 F1 Avviatore statico Controllo a semionda Nell avviatore statico con controllo trifase a semionda sinusoidale il ritardo di fase realizzato su tutte e tre le fasi Un tiristore con diodo in antiparallelo viene utilizzato come semiconduttore di potenza In questo modo il ritardo di fase utilizzato solo in una semionda controllo a semionda In questo modo la tensione ridotta solo durante la semionda quando il tiristore conduce Nella seconda semionda quando il diodo conduce la tensione nominale di rete applicata al motore Nella semionda non controllata diodo i picchi di corrente sono maggiori rispetto a quella controllata Le armoniche ad essa collegate provocano nel motore un riscaldamento supplementare Poich i picchi di corrente nelle se
22. er gli scopi commerciali EN 50081 1 3 9 Avviamento motore 3 5 3 Provvedimenti In linea di massima le interferenze radio vengono emesse per radiazione o attraverso i conduttori I provvedimenti hanno effetto solo se sono state rispettate le norme d installazione Per i collegamenti a terra di grosse superfici bisogna prestare molta attenzione I convertitori di frequenza e i filtri vanno fissati alla stessa piastra conduttrice Radiazione Se il convertitore di frequenza viene installato in un involucro metallico collegato a terra non dovrebbero sussistere problemi di radiazione Linee d alimentazione del convertitore di frequenza Se vengono installati filtri RFI devono essere rispettate le norme pi rigide Un induttore del circuito intermedio incorporato pu essere gi sufficiente e si pu rinunciare al filtro Cavi del motore Nel cavo del motore vengono limitate le interferenze radio anche con filtri RFI I filtri diventano per relativamente grandi e hanno forti dissipazioni Di solito quindi si limitano i disturbi radio nel cavo del motore con uno schermaggio 3 10 ul dwa ereas eun uos ajigrssod oJUaWeUO SUaWUIG L ap Ip eddog 2N 10 0W ap OJUBWeUOIZUN IP 8 OQUALURIANE OJUaWEIAAe p 2900
23. fino al cento per cento In questo modo la coppia e la corrente aumentano entrambe in modo continuo L avviatore statico permette dunque un avviamento graduale del motore sotto carico a partire dallo stato di fermo 2 1 Avviamento motore 2 2 Realizzazione dell avviatore di potenza Corrente Corrente Coppia del motore Coppia del carico Velocita Curve caratteristiche del motore Con l aiuto delle curve caratteristiche della coppia del motore possibile spiegare come si pu ottenere un avviamento lento del motore Se si confronta la curva caratteristica del carico con la curva caratteristica del motore si pu vedere che la curva della coppia del motore si trova sempre al di sopra della curva della coppia di carico fino a quando entrambi non si incontrano In questo punto di lavoro si raggiunge la coppia nominale col carico nominale La differenza tra la curva della coppia del carico e la curva della coppia del motore la cosiddetta coppia d accelerazione Mp Questa coppia genera l energia necessaria per far girare il motore e raggiungere la velocit di regime Il rapporto tra queste due curve controlla l avviamento del motore ed il tempo d accelerazione Se la coppia del motore superiore alla coppia del carico in questo modo l energia d accelerazione alta e ne risulta un corrispondente tempo d accelerazione breve Se la coppia del motore di poco superiore alla coppia di carico rich
24. gimento parziale La corrente di inserzione a stella a seconda della presa di derivazione 2 4 Ie ne deriva anche qui una maggiore coppia d avviamento LI L2 L3 L1 Avviamento stella triangolo ad avvolgimento parziale Dimensionamento dei componenti elettrici e Contattore principale KIM 0 58 Ie e Contattore di triangolo K2M 0 58 Ie e Contattore di stella K3M 0 5 0 58 I secondo la corrente di avviamento 1 1 3 Avviamento stella triangolo senza interruzione Con questo metodo si evita la diminuzione della velocit del motore durante la commutazione dalla stella al triangolo e di mantenere la punta di corrente ad un valore relativamente basso Questo sistema caratterizzato da un quarto contattore detto di transizione K4M che si chiude prima dell apertura del contattore di stella Il suo ruolo di collegare il circuito del motore a triangolo tramite resistenze per ottenere l interruzione della corrente durante la commutazione vera e propria La velocit del motore resta dunque praticamente costante Lo stato definitivo del collegamento viene stabilito dal contattore di triangolo K2M che interrompe l alimentazione del contattore K4M 1 6 Avviamento motore Li L2L3 H Y Avviamento stella triangolo senza interruzione Dimensionamento dei componenti elettrici e Contattore principale KIM e Contattore di triangolo K2M e Contattore di stella K3M e Contattore di transizione K4M 0 58 Ie 0
25. iamento motore Avviamento dei motori elettrici I motori a gabbia di scoiattolo grazie alla loro semplicita robustezza e convenienza economica sono i motori industriali maggiormente usati Sviluppano in fase d avviamento diretto correnti di spunto fino a 8 volte il valore della corrente nominale e in questo modo si ottengono coppie di avviamento molto elevate Le correnti di spunto elevate causano spesso abbassamenti di corrente sulla linea di distribuzione e di conseguenza provocano fastidiose interruzioni sulle utenze in rete inoltre la coppia d avviamento elevata provoca sollecitazioni meccaniche su tutti gli elementi della macchina Per questo motivo le societa fornitrici di energia elettrica stabiliscono valori limite per le correnti di spunto dei motori in rapporto alla corrente nominale di funzionamento I valori ammessi variano a secondo della rete di distribuzione e in funzione della potenza installata Con particolare attenzione alla meccanica sono auspicabili metodi in grado di ridurre la coppia d avviamento Allo scopo di ridurre la corrente e la coppia possono essere usati diversi metodi di avviamento e Avviamento stella triangolo e Avviamento con autotrasformatore e Avviamento statorico con resistenze e Avviamento per motori a doppia polarit e Avviamento con elettronica di potenza e Avviamento tramite convertitori di frequenza In seguito saranno discussi ulteriormente i principali metodi d avviamento u
26. iesta ne risulta un energia di accelerazione bassa e quindi aumenta il corrispondente tempo d accelerazione Questo avviamento di potenza realizzato riducendo la coppia d accelerazione 2 2 Avviamento motore 2 2 1 Riduzione della coppia del motore Curva della coppia a Curve della coppia Le curve del motore rappresentate valgono solo se disponibile la tensione nominale Un Nel momento in cui si presenta una tensione minore la coppia si riduce della met Se l effettiva tensione del motore si riduce del 50 la coppia si ridurr di un quarto Se si confrontano le curve della coppia si vedr che la differenza tra la curva del carico e la curva della coppia superiore sia a tensione nominale che a tensione ridotta La coppia del motore e quindi la potenza d accelerazione possono essere modificate in funzione della tensione del motore 2 2 2 Modifica della tensione del motore Ritardo di fase E possibile cambiare la tensione del motore con il controllo del ritardo di fase Con l uso di un semiconduttore controllabile il tiristore possibile passare soltanto una certa percentuale della tensione al motore ritardando una mezza semionda sinusoidale L istante a partire dal quale il tiristore trasmette la semionda sinusoidale si chiama angolo d accensione alfa Se l angolo alfa grande la tensione efficace del motore bassa Se l angolo di accensione alfa viene spostato progres
27. iet fornitrici di energia elettrica richiedono una limitazione della corrente d avviamento In questo modo si rispetta la conformit alle corrispondenti norme in vigore 2 8 Possibilit di impiego Le applicazioni tipiche sono e Carri ponti nastri trasportatori trasmissioni e Agitatori mescolatori frantoi Pompe compressori ventilatori e Meccanismi con trasmissioni catene cinghie giunti Pompe E possibile eliminare i colpi d ariete che si verificano all avviamento e all arresto di un motore per pompa centrifuga con un controllo particolare Compressori Per 1 compressori con l avviamento stella triangolo la velocit pu diminuire durante la commutazione dalla stella al triangolo Un avviatore statico garantisce un avviamento continuo e non pu provocare nessuna diminuzione di velocit Motori monofase Se si vuole avviare un motore monofase con un avviatore statico necessario un avviatore statico con controllo monofase ad onda piena In generale Per motivi economici l avviatore statico rappresenta la sostituzione naturale dell avviamento stella triangolo con maggiori prestazioni Soprattutto Per applicazioni con avviamenti pesanti il carico non pu essere aggiunto dopo il raggiungimento della velocit di regime un avviatore statico potr addirittura essere preferito ad un avviamento stella triangolo 2 10 Avviamento motore 2 9 Avviamento di motori per pompe centrifughe 2 9
28. ione continua pulsante Circuito intermedio Il circuito intermedio immagazzina e livella la tensione continua pulsante Invertitore Con l utilizzo della tensione continua l invertitore riconverte nella rete di distribuzione la tensione con la frequenza desiderata A questa uscita collegato il motore Circuito di controllo L elettronica nel circuito di controllo pu inviare e ricevere segnali dal raddrizzatore dal circuito intermedio e dall invertitore I segnali vengono generati ed analizzati con un microprocessore interno all apparecchio 3 1 Avviamento motore 3 2 1 Raddrizzatori principale 1 L2 13 L1 L2 N Raddrizzatore trifase Raddrizzatore monofase Raddrizzatore principale Il raddrizzatore principale consiste in un collegamento a ponte dei diodi che raddrizzano la tensione d alimentazione La tensione continua risultante corrisponde al valore massimo della tensione d alimentazione alla quale collegata U x 2 La differenza fondamentale tra un collegamento con ponte monofase ed uno trifase amp la tensione pulsante che si produce In pratica si preferisce per motivi di costi la versione con ponte monofase per basse potenze fino a circa 2 2 kW Per potenze superiori questa versione non amp adatta per le seguenti ragioni il ponte monofase rappresenta un carico non bilanciato per la linea d alimentazione La forma d onda della tensione continua maggiore rispetto al modello
29. l principale campo d applicazione A seconda della struttura e del collegamento degli avvolgimenti vi sono motori che offrono le stesse prestazioni e la stessa coppia alle diverse velocit Per velocit inferiori la stessa coppia produce correnti minori il che rende pi gestibili gli avviamenti con un pi alto rendimento della coppia e con corrente assorbita inferiore LIL2L3 Motore a doppia polarita Avviamento motore 2 Avviatori statici 2 1 Considerazioni generali Durante l avviamento di un motore a causa dello spunto si verificano grossi assorbimenti di corrente che in funzione della potenza installata possono causare cadute di tensione sull intera rete d alimentazione creando problemi ad altre utenze collegate sulla stessa distribuzione come e Variazione dell intensit luminosa degli apparecchi d illuminazione e Interferenze con i sistemi computerizzati e Contattorie rel che si diseccitano In fase d avviamento le parti meccaniche di una macchina o di un impianto vengono fortemente sollecitate da improvvisi aumenti della coppia Le soluzioni tradizionali sono e Avviamento stella triangolo Avviamento con autotrasformatore Avviamento statorico con induttanze resistenze con queste soluzioni la tensione e quindi la corrente ai morsetti del motore pu essere applicata solo gradualmente L avviatore statico controlla la tensione in modo continuo parzializzandola dalla fase iniziale
30. mente da zero alla corrente nominale Ci percepibile eventualmente in una radio sotto forma di colpo acustico Un singolo impulso sonoro non viene percepito come disturbo Poich i semiconduttori di potenza di un convertitore di frequenza funzionano come contatti questi apparecchi trasmettono tensioni di interferenza in radiofrequenza A causa della frequenza relativamente elevata delle interruzioni da 2 a circa 8 kHz vengono influenzati altri apparecchi elettronici 3 8 Avviamento motore I disturbi radio RFI Radio Frequency Interferences sono definiti come oscillazioni con frequenze tra 150 kHz 30 MHz Si diffondono attraverso 1 conduttori per radiazione L entita dei disturbi dipende da diversi fattori e Dalle condizioni dell impedenza nella rete di distribuzione e Dalla frequenza delle interruzioni dell invertitore Dalla frequenza della tensione d uscita Dalla struttura meccanica del convertitore di frequenza 3 5 2 Norme dB uV TLL LULL IEN 50081 2 Hg El er SH Her IT 3 II I 0 1 0 5 1 10 MHz 80 60 40 20 Norma RFI In diversi Paesi esistono norme che stabiliscono la quantit di disturbi radio che un apparecchio pu emettere Se si esaminano le diverse norme si vedr che la maggior parte di esse ha lo stesso contenuto Fondamentalmente vengono fissati sempre due livelli la caratteristica per le prestazioni industriali EN 50081 2 e quella p
31. miglioramento della coppia motore purtroppo accompagnato da una corrente d avviamento molto elevata Si fa la seguente distinzione e Avviamento stella triangolo misto e Avviamento stella triangolo ad avvolgimento parziale Per entrambi i tipi sono necessari motori con corrispondenti avvolgimenti in derivazioni Con l avviamento stella triangolo del motore il dimensionamento dei contattori della protezione motore e della sezione dei conduttori valgono le stesse regole vigenti per l avviamento stella triangolo normale 1 1 2 1 Avviamento stella triangolo misto In questo caso gli avvolgimenti del motore sono per lo pi divisi in due parti uguali di cui una collegata a triangolo e l altra collocata a monte a stella al momento dell avviamento da qui la definizione misto Poich la corrente di inserzione a stella di circa 2 4 I la coppia di avviamento subisce un corrispondente aumento non trascurabile LI L2 L3 Avviamento stella triangolo misto Dimensionamento dei componenti elettrici e Contattore principale KIM 0 58 Ie e Contattore di triangolo K2M 0 58 Ie e Contattore di stella K3M 0 34 I 1 5 Avviamento motore 1 1 2 2 Avviamento stella triangolo con avvolgimento parziale Anche in questo caso gli avvolgimenti del motore sono divisi Nel collegamento a stella viene utilizzato solo l avvolgimento principale ovvero una parte dell intero avvolgimento Da qui la definizione ad avvol
32. minor corrente L autotrasformatore riduce l assorbimento di corrente dalla linea principale in proporzione al suo rapporto di trasformazione Come per l avviamento stella triangolo l avviatore con autotrasformatore dispone di un rapporto favorevole tra la coppia e assorbimento di corrente Per adattare la caratteristica della coppia all avviamento del motore gli autotrasformatori hanno di solito tre uscite di tensione selezionabili ad es 80 65 50 Nel momento in cui il motore sta per raggiungere la coppia nominale il collegamento a stella sull autotrasformatore viene aperto Da questo momento la parzializzazione degli avvolgimenti dell autotrasformatore funzionano da induttanze in serie sugli avvolgimenti del motore e per questo motivo il numero di giri del motore come nell avviamento stella triangolo continuo non diminuisce durante la commutazione Con la chiusura del contattore principale gli avvolgimenti del motore vengono collegati direttamente alla tensione di linea La chiusura del contattore principale infine provoca l apertura del contattore dell autotrasformatore La corrente d avviamento del motore che proporzionale al rapporto di trasformazione dell autotrasformatore dipende dalla tensione d uscita che si utilizzata pu essere circa da 1 5 x Le La coppia disponibile si riduce in proporzione alla corrente d avviamento 111213 Avviatore autotrasformatore co
33. mionde non controllate diodo e le armoniche superiori ad esse collegate diventano critiche nelle grandi prestazioni si possono utilizzare avviatori statici controllati a semionda solo per applicazioni fino a circa 45 kW 2 7 Avviamento motore 2 4 3 Avviatore statico trifase con controllo ad onda piena L1 13 Avviatore statico oy Controllo ad onda piena Per questo tipo di avviatore statico il ritardo di fase realizzato su tutte e tre le fasi Due tiristori in antiparallelo sono utilizzati come semiconduttori di potenza In questo modo la tensione di fase viene ritardata controllo ad onda intera in entrambe le semionde A causa delle armoniche superiori presenti durante il ritardo di fase il motore tuttavia messo sotto un carico termicamente alto come durante l avviamento diretto Gli avviatori statici con controllo ad onda piena sono utilizzati per applicazioni fino a circa 630 kW 2 5 Carico termico durante l avviamento 1 polo 4 g 5 amp E 2 polo 5 m2 8 semionda x onda intera Tempo per l avviamento del motore Riscaldamento del motore In questo grafico rappresentata l influenza del riscaldamento del motore con i diversi tipi di avviatori statici rispetto all avviamento diretto 2 8 Avviamento motore Il punto 1 1 segna il riscaldamento del motore dopo l avviamento diretto L asse delle ascisse rappresenta il fattore di moltiplicazione d
34. mmutazione senza interruzione Collegamento Kornd rf 1 8 Avviamento motore 1 3 Avviamento statorico con induttanze e resistenze La tensione d alimentazione del motore viene ridotta attraverso induttanze e resistenze addizionali che servono a ridurre anche la corrente d avviamento La coppia d avviamento si riduce col quadrato della corrente ridotta 1 3 1 Avviamento statorico con induttanze Un motore quando fermo ha un impedenza bassa Una grossa percentuale della tensione di linea ridotta dalle induttanze addizionali La coppia di avviamento del motore dunque fortemente ridotta Aumentando la velocita del motore aumenta anche la tensione del motore tale aumento dovuto ad una riduzione della corrente assorbita e dalla separazione vettoriale esistente fra la tensione del motore e la reattanza addizionale In questo modo aumenta anche la coppia del motore Raggiunta la velocita di regime le induttanze vengono escluse La corrente d avviamento si riduce a secondo della coppia d avviamento necessaria L1L2L3 3 5 K2M 43 5 2 4 6 Di 2 4 6 Avviamento statorico con induttanze 1 9 Avviamento motore 1 3 2 Avviamento statorico con resistenze In questo caso vengono installate resistenze economicamente pi convenienti al posto delle induttanze sopra descritte Con questo metodo la riduzione possibile della corrente d avviamento poco rilevabile perch la coppia del moto
35. nto del massimo prestabilito e diminuisce ad Iy al raggiungimento della velocita nominale del motore Con questo metodo il motore pu prelevare solo una certa corrente di avviamento Il seguente metodo d avviamento spesso richiesto dalle societ fornitrici di energia elettrica nel caso in cui si debba collegare sulla linea d alimentazione un motore di grosse dimensioni grosse ventilazioni pompe 2 3 3 Coppie Avviamento diretto ae gt Limitazione della corrente Rampa di tensione Carico n nn Curve della coppia In questo grafico sono rappresentate le diverse coppie del motore con l avviamento diretto l avviamento statico con controllo della rampa di tensione e con limitazione di corrente 2 4 Tipi di avviatori statici Le differenze tra i vari tipi di avviatori statici consistono prevalentemente nella struttura dei componenti di potenza e delle caratteristiche del modulo di controllo Come gi stato detto l avviatore statico si basa sul principio del ritardo di fase Attraverso dei tiristori possibile ritardare la semionda sinusoidale e trasmettere al motore solo una parte della tensione nominale Il tiristore permette il flusso di corrente solo in una direzione Per questo motivo necessario un secondo semiconduttore polarizzato posto nella direzione contraria che conduce la corrente negativa semiconduttori collegati in modo antiparallelo 2 5 Avviamento motore
36. otori viene utilizzata per il funzionamento 3 4 Vantaggi dei convertitori di frequenza Risparmio energetico Si risparmia energia se il motore funziona con un numero di giri corrispondente alla richiesta del momento Ci vale specialmente per pompe e ventilatori Assorbimenti di corrente minori anche con velocit minori e coppie elevate Ottimizzazione del processo l adattamento della velocit al processo produttivo crea numerosi vantaggi quali una produzione efficiente e uno sfruttamento ottimale degli impianti La velocit pu essere adattata in funzione delle esigenze richieste Minor danneggiamento del motore durante il funzionamento diminuisce il numero degli avviamenti e degli arresti In questo modo si evita un eccessivo ed inutile stress sui componenti della macchina E richiesta una minore manutenzione il convertitore di frequenza non richiede manutenzione Ambiente di lavoro migliore la velocit di un nastro trasportatore pu essere adattata alla velocit di lavoro Con avviamenti e arresti lenti si evita la caduta del prodotto trasportato dal nastro 3 5 Interferenze da radiofrequenza 3 5 1 Considerazioni generali Ogni corrente e ogni tensione con forma d onda non sinusoidale contiene armoniche superiori La frequenza di queste armoniche dipende dall inclinazione della curva della corrente o della tensione Se per esempio si stabilisce un contatto la corrente aumenta improvvisamente molto rapida
37. plicata agli avvolgimenti del motore Nei motori con avviamento stella triangolo le 6 estremit degli avvolgimenti vengono portati sulla morsettiera del motore I contattori per l avviamento stella triangolo commutano gli avvolgimenti in maniera conforme Li 1213 Avviamento stella triangolo per mezzo di contattori Con l avviamento a stella il contattore principale chiude la rete alle estremit degli avvolgimenti U1 V1 WI Le estremit degli avvolgimenti U2 V2 W2 vengono chiusi a stella dal relativo contattore La commutazione a triangolo avviene ad una velocit vicina alla velocit di regime il contattore di stella si disinserisce ed il contattore di triangolo collega i morsetti U1 V2 V1 W2 W1 U2 Nell avviamento stella triangolo bisogna prestare attenzione alla corretta sequenza delle fasi in pratica necessario che sia rispettato il corretto collegamento dei conduttori al motore e all avviatore In caso di una sequenza di fase sbagliata pu verificarsi un picco di corrente molto elevato a causa della lieve diminuzione della velocit durante l intervallo della commutazione dalla stella al triangolo Questi picchi di corrente molto alti possono danneggiare gli avvolgimenti del motore e sollecitare inutilmente le apparecchiature elettriche Allo stesso tempo necessario prestare attenzione al senso di rotazione del motore 1 3 Avviamento motore LI L2 L3 L1 L2 L3 L1 L2 L3 11 12 L3 vi wi u vi wi u
38. re diminuisce proporzionalmente al quadrato della tensione La tensione del motore non aumenta proporzionalmente alla velocit e riduce la corrente assorbita Ancor meglio sarebbe ridurre progressivamente la resistenza addizionale durante l avviamento per permettere la riduzione della tensione sulla resistenza ed aumentarla ai morsetti del motore Ur altra possibilit sono le resistenze elettrolitiche incapsulate con esse la resistenza ohmica diminuisce con aumento della temperatura dovuto all effetto del calore generato dalla corrente d avviamento L1L2L3 Avviamento statorico con resistenze Avviamento motore 1 4 Motori a doppia polarita Nei motori asincroni la velocita determinata dal numero dei poli 2poli 3000 g min velocita sincrona 4poli 1500 g min 6poli 1000 g min 8 poli 750 g min Motori con due velocita possono essere costruiti grazie alla realizzazione e ad una commutazione adeguata di avvolgimenti separati realizzati all interno dello stesso motore Particolarmente conveniente il collegamento Dahlander che permette di ottenere due velocit in un rapporto 1 2 con un solo avvolgimento I motori a doppia polarit possono essere utilizzati in qualunque campo d applicazione in tutte le condizioni normali di funzionamento e utilizzando la doppia velocit possono essere applicati per esempio per comandare dei ventilatori e modificarne la velocit Questo i
39. re la protezione anche a basse velocit devono essere installate sonde termiche negli avvolgimenti del motore ad esempio termistori PTC 3 3 7 Inversione della rotazione e frenatura Poich il campo rotante nel convertitore di frequenza generato elettronicamente sufficiente un impulso di comando per cambiare il senso di rotazione Se la frequenza si riduce durante il funzionamento del motore il rotore ruota pi velocemente del campo rotante Il motore opera nel cosiddetto funzionamento ipersincrono e agisce da generatore L energia viene dunque ricondotta nel convertitore di frequenza dove viene di nuovo accumulata nel circuito intermedio Solo un aumento limitato di energia pu essere deviata quindi l energia superflua porta ad un aumento di tensione Se la tensione supera un determinato valore il convertitore di frequenza si disinserisce Per evitare ci necessario dissipare l energia e questo pu avvenire in vari modi Energia Regolazione dipendente dalla tensione irc send rr Frenatura Controllata Frenatura Controllata l energia viene annullata su una resistenza attraverso un congegno elettronico Riscontro energia viene ricondotta alla rete attraverso un invertitore separato 3 7 Avviamento motore Bus a corrente continua i circuiti intermedi di diversi convertitori di frequenza vengono collegati all altro In questo modo l energia di frenatura di altri m
40. sati nella pratica 1 Avviamento motore tradizionale 1 1 Avviamento stella triangolo Si distinguono e Avviamento stella triangolo normale e Avviamento stella triangolo rinforzato e Avviamento stella triangolo con commutazione senza interruzione transizione chiusa 1 1 1 Avviamentostella triangolo normale All avviamento gli avvolgimenti del motore sono collegati alla rete d alimentazione a stella quindi risultano essere in serie alla linea d alimentazione La tensione applicata si riduce di conseguenza del fattore 1 N3 0 58 corrispondente alla tensione stellata La coppia d avviamento di circa il 30 del valore di collegamento a triangolo La corrente di spunto viene ridotta di un terzo rispetto alla corrente di spunto dell avviamento diretto vale a dire da 2 2 5 Ie A causa della coppia ridotta allo spunto il collegamento stella triangolo adatto per macchine con grande massa d inerzia ma con una coppia resistente bassa o che aumenta solo con l aumento della velocit E preferibilmente usato per applicazioni dove il motore viene caricato solo dopo l aumento di velocit Esempi di applicazione sono presse centrifughe pompe ventilatori ecc 1 1 Avviamento motore 0 25 0 5 0 75 17 Curve caratteristiche della corrente e della coppia nell avviamento stella triangolo I Corrente del motore Velocit nominale Ie Corrente nominale del motore n Velocit sincrona Mp
41. se le nostre pubblicazioni potranno aiutarvi a trovare soluzioni economiche ed efficienti per le vostre applicazioni Copyright 1997 by Rockwell Automation AG Tutte le indicazioni si basano sullo stato attuale della tecnologia senza vincoli legali Avviamento motore Indice 1 a 0 10 1 2 1 3 1 3 1 1 3 2 1 4 2 1 2 2 2 2 1 2 2 2 2 3 2 3 1 2 3 2 2 3 3 2 4 2 4 1 2 4 2 2 4 3 2 5 2 6 2 7 2 7 1 2 1 2 Avviamento motore tradizionale Avviamento stella triangolo Avviamento stella triangolo normale Avviamento stella triangolo pesante Avviamento stella triangolo misto Avviamento stella triangolo ad avvolgimento parziale Avviamento stella triangolo continuo Avviamento con autotrasformatore Avviamento statorico con induttanze e resistenze Avviamento statorico con induttanze Avviamento statorico con resistenze Motori a doppia polarit Avviatori statici Considerazioni generali Realizzazione dell avviamento statico Riduzione della coppia del motore Modifica della tensione del motore Tipi di avviamento Avviamento con rampa di tensione Avviamento con limitazione di corrente Coppie Tipi di avviatori statici Avviatore statico monofase regolato ad onda piena Avviatore statico trifase regolato a semionda Avviatore statico trifase regolato ad onda piena Carico termico durante l avviamento Vantaggi degli avviatori statici Vantaggi per gli utilizzatori Parte meccanica Par
42. sivamente verso sinistra la tensione efficace del motore aumenta Con la regolazione corrispondente il ritardo di fase un metodo semplice ed efficace per modificare la tensione del motore 2 3 Avviamento motore 2 3 Metodi d avviamento Generalmente esistono due possibilita per avviare un motore con un avviatore statico questi sono avviamento con controllo della rampa di tensione avviamento con limitazione di corrente 2 3 1 Avviamento con controllo della rampa di tensione Controllo della rampa di tensione Nell avviamento con controllo della rampa di tensione vengono regolati il tempo d accelerazione e la percentuale della coppia di pieno carico L avviatore statico aumenta la tensione ai morsetti del motore linearmente da un valore iniziale prestabilito tensione iniziale fino alla tensione nominale di rete La tensione minima del motore all inizio del processo d avviamento ha come conseguenza una coppia del motore bassa in questo modo si ha un processo d accelerazione morbido Il valore iniziale della tensione prestabilito determinato dalla percentuale della coppia di pieno carico coppia di avviamento del motore Con Dialog Plus esiste la possibilit di scegliere tra due profili di rampa di tensione con tempi d accelerazione e percentuali della coppia di pieno carico regolabili separatamente Il tempo d accelerazione del motore risulta dalla regolazione dello stesso e dalla percentuale della
43. ta e Frenatura intelligente del motore e Accu Stop e Bassa velocit preselezionata con frenatura queste opzioni sono descritte pi dettagliatamente nel catalogo dei prodotti Allen Bradley 2 14 Avviamento motore 3 Convertitori di frequenza 3 1 Considerazioni generali L industria ha la necessit di accelerare sempre di pi i tempi di produzione e continuamente vengono sviluppati metodi migliori per impianti di produzione sempre pi efficienti I motori elettrici sono componenti essenziali di questi impianti Per questo motivo sono state sviluppate diverse metodologie per il cambiamento della velocit impostata dei motori trifase ad induzione ai quali sono legati nella maggior parte dei casi rilevanti perdite di potenza o notevoli investimenti Con lo sviluppo del convertitore di frequenza possibile installare in maniera efficiente motori ad induzione a velocit variabile Un convertitore di frequenza un apparecchio elettronico che regola la velocit dei motori ad induzione modificando la frequenza e la tensione con valori variabili In questo modo il motore pu fornire una coppia elevata a tutte le velocit 3 2 Struttura Circuito Raddrizzatore intermedio Invertitore Circuito di controllo Struttura principale Il convertitore di frequenza essere suddiviso in tre componenti principali Raddrizzatore Il raddrizzatore viene collegato alla rete di distribuzione e produce una tens
44. te elettrica 2 1 2 1 2 2 2 3 2 9 2 4 2 4 2 5 2 9 2 5 2 6 2 1 2 8 2 8 2 9 2 9 2 9 2 10 Avviamento motore 2 8 Possibilita di impiego 2 10 2 9 Avviamento pompe centrifughe 2 11 2 9 1 Caratteristica della corrente e della coppia in un 2 11 avviamento stella triangolo 2 9 2 Caratteristica della velocit per avviamenti statici con 2 12 controllo pompa 2 9 3 caratteristiche della coppia 2 12 2 9 4 Curve del flusso durante l avviamento 2 13 2 9 5 Curve del flusso in fase di arresto 2 13 2 9 6 Requisiti di un avviatore statico per controllo pompe 2 14 2 9 7 Campi di applicazione 2 14 2 10 Opzioni 2 14 3 Convertitori di frequenza 3 1 3 1 Considerazioni generali 3 1 3 2 Struttura 3 1 3 2 1 Raddrizzatori principali 3 2 3 2 1 1 Diagramma di principio della tensione continua raddrizzata 3 2 3 2 2 Circuito intermedio 3 3 3 2 3 Invertitori 3 3 3 2 3 1 Diagramma di principio con modulazione dell ampiezza d impulso 3 4 3 3 Comportamento operativo 3 4 3 3 1 Rapporto frequenza tensione 3 4 3 3 2 Aumento di tensione o boost 35 3 3 3 Compensazione dello scorrimento 3 6 3 3 4 Valore impostato 3 6 3 3 5 Compensazione 3 6 3 3 6 Protezione del motore 3 7 3 3 7 Cambio del senso di rotazione e frenatura 3 7 3 4 Vantaggi dei convertitori di frequenza 3 8 3 5 interferenze da radiofrequenza 3 8 3 5 1 Considerazioni generali 3 8 3 5 2 Norme 3 9 3 5 3 Provvedimenti 3 10 4 Confronto tra i vari metodi di avviamento 4 1 Avv
45. trifase Per questo motivo anche la capacit del circuito intermedio deve essere sopra dimensionata Il raddrizzatore del convertitore di frequenza composto da diodi o tiristori Un raddrizzatore composto da diodi non regolabile uno composto da tiristori regolabile Il ponte a diodi impiegato per potenze di motori fino a circa 22 kW 3 2 1 1 Diagramma delle forme d onda della tensione continua Raddrizzatore trifasi t Raddrizzatore monofase t Raddrizzatori principali 3 2 Avviamento motore 3 2 2 Circuito intermedio Circuit intar ircuito intermedio Il circuito intermedio pu essere considerato come un deposito dal quale il motore riceve attraverso l invertitore la propria energia Il condensatore del circuito intermedio accumula l energia proveniente dalla linea d alimentazione che richiede un alta capacit Il motore collegato al convertitore di frequenza preleva l energia dal circuito intermedio in questo modo il condensatore viene in parte scaricato Il caricamento del condensatore pu avvenire solo quando la tensione d alimentazione pi alta della tensione del circuito intermedio In questo modo l energia fornita dalla rete quando la tensione principale vicina al suo massimo Questo provoca dei picchi di corrente che si sommano quando alcuni cambi di frequenza vengono commutati in parallelo A questo scopo viene installato per le potenze maggiori a partire da circa 5 5 kW
46. ueynpul oyads 16 1p qeuoizajas QQUaLURIME ojunds Ip EINSUENEIEI 1191800 ep Ouopuad p os wunu UOD ezuawne a 210009 a ajuao9 8 u8 109 9U91109 BJj9p QUOIZNPI OUALILIANE esseq U0I e ayauy aligejobaa o uaweiane p eiddoo u03 e ddoo e ddos e a Ip auo znJa ul 2295 21016621 QUOIZNPII ojunds 5 ajiquuodsip eIddo9 gy OZUALURIANE IP BOISLUANEIEI 9 Q UaLI09 27 e 9 QUOISU9 E auoisua 27 Olle alus A Quawelany G A OJUaWeIAAY 210009 UO9 O UALULIANY ye ayUa09 EU IUOIZUNY 1 e 2 soos s09 0L 8069 ajuesad Jad 0908 SovOL 509 791 50979 8089 5 2 2 801760 801790 80120 5022 5022 5022 80172 9912 8912 59720 ajeuuou SUOIZE LUI eunssau 22095 OJLEI IP BJS elap uawe gjj09 jep 0S S9 08 Elle Benepe aiassa eiddoo QUOIZNPL IP 310424
47. wi u2 v2 w2 u2 v2 w2 u2 w2 Rotazione destrorsa Rotazione sinistrorsa Collegamento corretto del motore Tra l apertura del contattore di stella e la chiusura del contattore di triangolo deve esistere una pausa sufficiente perch si estingua l arco voltaico nel contattore di stella prima che si chiuda il contattore di triangolo In caso di commutazione troppo rapida si pu verificare un cto cto sull arco voltaico di spegnimento Tuttavia la pausa di commutazione deve essere abbastanza lunga per l estinzione dell arco in modo che il numero di giri diminuisca il meno possibile A tal scopo esistono speciali temporizzatori per la commutazione dell avviamento stella triangolo Protezione del motore e dimensionamento dei contattori Il rel per la protezione del motore viene collegato sulla sezione dell avvolgimento a valle del contattore principale Quindi la corrente da regolare corrisponde al fattore 1 3 0 58 rispetto alla corrente nominale del motore A causa della terza armonica le correnti in circolazione negli avvolgimenti del motore possono richiedere una regolazione pi alta del rel per la protezione del motore Questo pu avvenire solo sulla base di un controllo con uno strumento in grado di misurare l esatto valore efficace Le sezioni trasversali dei conduttori verso il motore e la linea d alimentazione devono essere dimensionate secondo la corrente di regolazione del rel per la protezione del motore Per l
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