1. Introduzione
L'affidabilità degli azionamenti elettrici è una condizione critica per la continuità dei processi tecnologici nell'industria. Il guasto di un motore elettrico dovuto a sovraccarico, asimmetria di fase o bloccaggio del rotore comporta notevoli perdite economiche legate ai tempi di inattività della linea. Comprendere i principi di funzionamento dei dispositivi di protezione del motore consente di ridurre al minimo questi rischi e aumentare le risorse operative dell'attrezzatura. Questa guida si concentra sulle caratteristiche tecniche e sui metodi di selezione dei moderni mezzi di protezione.
2. Principi fondamentali
La protezione del motore si basa sulla limitazione dell'effetto termico della corrente sugli avvolgimenti dello statore. Secondo la legge di Joule-Lenz il rilascio di calore è proporzionale al quadrato della corrente: Q = I²Rt. In caso di sovraccarico, la temperatura dell'isolamento aumenta, il che porta al suo degrado. La caratteristica tempo-corrente (I²t) è la base per la scelta del dispositivo di protezione, poiché deve adattarsi alla curva di riscaldamento del motore, consentendo correnti di spunto, ma scollegando l'alimentazione in caso di superamento prolungato della corrente nominale (FLC).
3. Norme tecniche
La progettazione e la selezione dei componenti devono soddisfare gli standard internazionali:
- IEC 60947-4-1: Requisiti per contattori e avviatori motore.
- IEC 60947-8: Requisiti per i dispositivi di protezione dal surriscaldamento (protezione termistore).
- IEC 60034-1: Dati nominali e caratteristiche di funzionamento delle macchine elettriche rotanti.
La conformità a questi standard garantisce che il dispositivo di protezione garantirà un funzionamento sicuro entro i parametri di progettazione.
4. Selezione e selezione della dimensione del tipo
La scelta del relè dipende dalla classe di disaccoppiamento, che determina il tempo di funzionamento con una corrente di 7,2xIr. La tabella seguente aiuta a determinare la classe richiesta per i diversi tipi di carico.
| Classe di disaccoppiamento | Tipo di carico | Applicazione tipica |
|---|---|---|
| 5 | Inizio facile | Ventilatori, pompe |
| 10 | Norma | Trasportatori, compressori |
| 20 | Lancio difficile | Centrifughe, mulini |
| 30 | Sovrappeso | Frantoi, miscelatori |
5. Pratiche di installazione e messa in servizio
Per garantire il coordinamento di tipo 2 (secondo IEC 60947-4-1), è necessario selezionare correttamente l'interruttore automatico di protezione del motore (MCB) e il contattore. In caso di guasto a terra o cortocircuito, il dispositivo di protezione deve garantire l'assenza di danni al contattore e la possibilità del suo ulteriore funzionamento. Si consiglia di verificare la tenuta delle connessioni dei contatti dopo 24 ore di funzionamento sotto carico per evitare il surriscaldamento dei terminali.
6. Malfunzionamenti tipici e analisi delle cause principali
Le cause più comuni di interruzioni:
- Asimmetria delle fasi: uno squilibrio di tensione superiore al 5% provoca un aumento significativo della corrente in una delle fasi, che porta al surriscaldamento locale.
- Avviamenti frequenti: Il superamento del numero di avviamenti orari non consente il raffreddamento del motore.
- Blocco del rotore: provoca un picco di corrente che richiede l'arresto immediato.
7. Manutenzione prevista
I moderni relè intelligenti consentono di integrare la protezione nei sistemi di monitoraggio delle condizioni. L'analisi del consumo di corrente (analisi della firma corrente) consente di rilevare il degrado dei cuscinetti o problemi nella trasmissione meccanica prima che si verifichi una situazione di emergenza. I dati vengono trasmessi tramite bus di campo (Modbus, Profinet) al PLC per l'ulteriore elaborazione.
8. Matrice comparativa dei dispositivi di protezione
| Caratteristiche | Relè termico | Relè elettronico | Relè intelligente |
|---|---|---|---|
| Il principio di azione | Piastra bimetallica | Microprocessore | Microprocessore |
| Precisione | media | Alto | Molto alto |
| Asimmetria di fase | Limitato | Sì | Sì |
| Comunicazione | Ні | Ні | Sì (bus di campo) |
| Prezzo | basso | media | Alto |
9. Conclusione
La scelta tra relè termici, elettronici e intelligenti dipende dalla criticità del processo e dai requisiti diagnostici. Per gli azionamenti semplici sono sufficienti i relè bimetallici, mentre per i meccanismi responsabili l'uso di sistemi di controllo intelligenti è uno strumento giustificato per aumentare l'affidabilità. UNITEC-D GmbH offre un'ampia gamma di componenti certificati per la protezione del motore, compatibili con i requisiti degli standard di produzione ucraini. Scopri la gamma completa nel nostro catalogo: https://www.unitecd.com/e-catalog/.
10. Elenco dei riferimenti
- IEC 60947-4-1, Apparecchiature di manovra e controllo a bassa tensione - Parte 4-1: Contattori e avviatori motore.
- IEEE Std 141-1993, Pratica raccomandata IEEE per la distribuzione di energia elettrica per impianti industriali.
- NEMA ICS 2-2000, Sistemi e controllo industriale: controller, contattori e relè di protezione motore.
