Motori asincroni

Coordinamento motore-avviatore

Generalità
Nelle sezioni precedenti si è dedotto che gli apparecchi comunemente impiegati per realizzare un avviatore protetto risultano essere:

• un dispositivo di protezione contro il cortocircuito, tipicamente un interruttore solo magnetico (in alternativa è possibile l’utilizzo di fusibili),
• un dispositivo di manovra quale il contattore,
• un dispositivo di protezione contro il sovraccarico quale un relè termico.

Questi apparecchi devono essere scelti in modo opportuno per realizzare la corretta manovra e protezione del motore, ma anche in modo coordinato tra loro per assicurare la reciproca protezione contro guasti e anomalie (contattore e relè termico devono essere opportunamente protetti contro il cortocircuito, mentre il dispositivo solo magnetico deve essere protetto contro il sovraccarico).
Le verifiche di protezione tra i vari apparecchi vengono condotte dal costruttore con riferimento a dati sperimentali e caratteristiche dei prodotti che non solitamente sono riportate sui cataloghi. Quindi normalmente il costruttore mette a disposizione del progettista delle apposite tabelle in cui sono indicati i componenti che devono essere utilizzati per ottenere le caratteristiche dichiarate per il coordinamento.

Caratteristiche del coordinamento
Un coordinamento per avviamento motore dipende da:

• corrente nominale del motore;
• durata dell’avviamento;
• tipologia di protezione contro il cortocircuito che si intende attuare per contattore e relè termico.

Il tempo di avviamento determina la caratteristica di intervento della protezione termica da cui discende la distinzione tra avviamento “normale” e avviamento “pesante”.
La tipologia di protezione contro il cortocircuito che si intende attuare per contattore e relè termico determina invece la distinzione tra avviatori di “tipo 1” e avviatori di “tipo 2”.
Nel seguito verranno analizzati in modo più dettagliato gli aspetti appena descritti.

Avviamento normale e pesante
La classificazione della tipologia di avviamento “normale” o “pesante” è legata alle caratteristiche richieste dal carico e dal conseguente comportamento del relè termico. La norma indica le prescrizioni a cui i relè termici devono rispondere e che caratterizzano la curva di intervento. In particolare vengono forniti i tempi di intervento in corrispondenza di 7,2 Ir (Ir corrente di settaggio della protezione termica) sulla base dei quali viene introdotto il concetto di classe di avviamento.

I limiti indicati per “Ti” (generico tempo di intervento della protezione termica espresso in secondi) hanno il seguente significato:

• il limite inferiore è il tempo minimo al di sotto del quale il relè non deve intervenire per non interferire nella fase di avviamento;
• il limite superiore è il tempo entro il quale il relè deve sicuramente intervenire.

Ir coincide solitamente con la corrente nominale del motore e il valore 7,2 Ir può essere considerato la corrente che il motore assorbe durante la sua fase di avviamento.

Recentemente è stata introdotta una variante alla norma CEI EN 60947-4-1 che presenta altre classi di avviamento determinate dal tempo di intervento indicato con la dicitura banda “E”. Dette classi sono caratterizzate da un campo di intervento più ristretto per innalzamento del tempo minimo di non intervento.

Le classi d’intervento normalmente considerate e più comunemente utilizzate sono le 10A, 10, 20 e 30. è prassi comune parlare di avviamento normale per le classi 10A e 10, o di avviamento pesante per le classi 20 e 30.
A livello puramente indicativo e per fornire un’indicazione legata a casi reali, si possono definire le seguenti applicazioni:

• per motori ad avviamento indiretto (ad esempio stella-triangolo) si può considerare la classe 10 A;
• per motori con avviamento a vuoto (ad esempio alcuni compressori) si può considerare la classe 10;
• per motori con avviamento “parzialmente pesante” (pompe, bruciatori, piccoli ventilatori) si può considerare la classe 20;
• per motori con avviamento “pesante” (grandi macchine e compressori) si può considerare la classe 30.

Coordinamento di tipo 1 e tipo 2
Le tipologie di coordinamento con riferimento al comportamento del dispositivo di protezione contro il cortocircuito verso gli elementi dell’avviatore sono classificati in “tipo 1” e “tipo 2”.
Il coordinamento “tipo 1” in condizioni di cortocircuito accetta il danneggiamento del contattore e del relè di sovraccarico che quindi potrebbero non essere più in grado di funzionare ulteriormente senza riparazioni o sostituzione di parti. Richiede però che non provochino danni alle persone o alle installazioni ad esempio con parti dei componenti eventualmente proiettate al di fuori dell’involucro.
Il coordinamento “tipo 2” in condizioni di cortocircuito ammette il rischio della saldatura dei contatti, purchè essi siano facilmente separabili (per es. mediante un cacciavite) senza deformazioni significative. Richiede che il contattore o l’avviatore non provochino danni alle persone o alle installazioni e sia in grado di riprendere il funzionamento a condizione normale ripristinata.
Dalla definizione delle due tipologie di coordinamento si può dedurre come il coordinamento di “tipo 1” permette l’utilizzo di apparecchiature con grandezze inferiori e di costi più contenuti, ma può richiedere la sostituzione dei componenti in caso di guasto da cortocircuito. Il coordinamento di “tipo 2”, invece, risponde a canoni di sicurezza più elevati e presenta un costo iniziale maggiore, ma permette generalmente che gli apparecchi di manovra e protezione in caso di guasto possano riprendere il loro funzionamento senza essere sostituiti.