Motori asincroni

Avviamento stella/triangolo

L’avviamento stella triangolo è il più conosciuto e forse il più utilizzato tra i metodi di avviamento a tensione ridotta. Esso serve ad avviare il motore riducendo le sollecitazioni meccaniche e limitando le correnti durante l’avviamento. Per contro rende disponibile una coppia di spunto ridotta. Può essere impiegato per motori dotati di morsettiera con 6 morsetti ed aventi la doppia tensione di alimentazione. Risulta prevalentemente idoneo per partenze a vuoto o con coppia di carico bassa, quali ad esempio ventilatori o pompe centrifughe di piccola potenza.

La modalità di avviamento prevede la fase iniziale di avviamento con connessione degli avvolgimenti a stella che si realizza con la chiusura del contattore di linea KL e di stella KY. Dopo un periodo di tempo idoneo e opportunamente calibrato si passa alla connessione degli avvolgimenti a triangolo attraverso l’apertura del contattore KY e la chiusura di KΔ, che rappresenta la configurazione della marcia a regime.
Durante le fasi di avviamento i componenti sono interessati da correnti inferiori alla corrente nominale del motore. La protezione termica, che solitamente è inserita a valle del nodo di commutazione stella / trinagolo, dovrà essere impostata per una corrente inferiore rispetto alla nominale del motore.
Alcune trattazioni o commenti tecnici considerano il metodo di avviamento stella / triangolo inutile e talvolta controproducente (specialmente per le problematiche che possono sorgere durante la fase di commutazione). Rimane comunque il fatto che tale metodo risulta utilizzato con buona frequenza nelle più classiche applicazioni industriali che prevedono l’uso di motori asincroni.
Nel seguito analizzeremo brevemente le fasi di un avviamento stella / triangolo.


Fase di stella
E’ la fase di avviamento nella quale gli avvolgimenti del motore sono connessi a stella e su di essi è presente la tensione stellata (V_L / 1,73). Questa fase dell’avviamento coincide con la fase di accelerazione e deve avere una durata sufficiente affinché venga quasi raggiunta la velocità di regime. Una durata troppo breve non consentirebbe di ottenere una significativa riduzione delle sollecitazioni che quindi si potrebbero ripresentare nella successiva fase di triangolo.


Fase di commutazione
E’ la fase in cui, con le manovre di apertura e chiusura dei contattori dedicati, si passa dalla fase di stella a quella di triangolo. Sono importanti la durata e la calibrazione della commutazione infatti il tempo di transizione deve essere tale da consentire l’estinzione dell’arco elettrico sul contattore di stella e impedire che una chiusura troppo anticipata del contattore di triangolo faccia scaturire una condizione di cortocircuito. Tuttavia un tempo di passaggio da stella a triangolo troppo elevato provocherebbe invece la decelerazione del motore, con conseguenti picchi di corrente che nascerebbero nella fase di triangolo. La commutazione è regolata da temporizzatori analogici o digitali e a livello indicativo, il tempo di commutazione può essere impostato mediamente a 50ms. Sul temporizzatore si imposta anche il tempo di durata della fase di stella, cioè il tempo di accelerazione o di avviamento che, a livello generale, può essere considerato funzione della differenza tra la coppia motrice media del motore e la coppia resistente media del complesso motore macchina. Una buona commutazione, necessaria per rendere effettivi i vantaggi che teoricamente caratterizzano l’avviamento stella / triangolo, deve anche essere fatta prendendo in considerazione il senso di rotazione e la sequenza delle connessioni degli avvolgimenti che si realizzano sui morsetti del motore nel passaggio stella a triangolo. Se la commutazione avvenisse in un momento in cui il magnetismo residuo del rotore si trovasse in opposizione di fase con il campo magnetico generato dalla corrente di statore, la richiesta di corrente potrebbe essere anche molto elevata, con valori che potrebbero raggiungere anche 20 volte la corrente nominale. Le conseguenze che scaturiscono da una commutazione non ben calibrata hanno impatto, oltre che sul motore, anche sul comportamento degli apparecchi che costituiscono il coordinamento provocandone un funzionamento non idoneo e non prevedibile.


Fase di triangolo
A commutazione avvenuta si passa nella fase finale del processo di avviamento, che rappresenta anche la condizione di marcia a regime in cui gli avvolgimenti di statore risultano connessi a triangolo e sono sottoposti alla piena tensione di rete V_L e il motore riprende la piena coppia.