Avviamento del motore asincrono

Il motore asincrono e le sovracorrenti

Il motore asincrono, durante il passaggio dallo stato di fermo a quello di rotazione, produce nei circuiti elettrici delle sovracorrenti che sono di disturbo per lo stesso. Tali sovracorrenti diventano molto significative, rispetto alle correnti nominali, soprattutto nei motori di grossa potenza. Se tali correnti, chiamate correnti di spunto non vengono controllate, creano difficoltà anche all’avviamento del motore stesso perché producono eccessive cadute di tensione elettrica negli impianti. Si ricordi che la coppia motrice meccanica del motore asincrono dipende proporzionalmente dal quadrato della tensione di alimentazione. Da questo si evince che un minimo di caduta di tensione, e quindi una diminuzione delle tensione di alimentazione ai morsetti del motore, fa avere una variazione della coppia motrice in funzione della legge quadratica (allo stesso modo le perdite per effetto Joule dipendono quadraticamente dalla corrente).

Metodi di avviamento per limitare le sovracorrenti

Lo spunto del motore riveste un importante metodo di studio e di conseguenza si adottano vari metodi per limitare le correnti iniziali di sovraccarico. Esistono vari metodi di avviamento del motore asincrono, tra cui:

1. Avviamento stella - triangolo.
2. Avviamento con inserzione di resistenze rotoriche.
3. Avviamento con inverter (tale avviamento sta ottenendo successo soprattutto durante la fase del controllo di velocità perché riesce a controllare le correnti in maniera graduale grazie all’avvento dell’elettronica di potenza).

Controllo della velocità e protezione del motore

Il controllo della velocità riveste un ruolo di fondamentale importanza perché il motore, a seconda del carico meccanico e della sua variazione nel tempo, può venire a trovarsi in condizioni tali che può rallentare fino a fermarsi o può accelerare portando il sistema in condizioni di funzionamento pericolose. I motori asincroni in genere presentano una coppia di spunto non molto grande e pertanto, se il carico meccanico collegato all’albero motore è di valore superiore alla coppia di spunto motrice, il motore non si avvia e questo, nel tentativo di avviarsi cercherà di assorbire dalla rete una corrente più grande; cercando di assorbire una corrente più grande, si provocherà una caduta di tensione ancora maggiore, con conseguente diminuzione della coppia motrice e questo fenomeno si può ripetere nel tempo fino a che gli avvolgimenti del motore non si bruciano. Per evitare ciò, sul motore vengono utilizzate apparecchiature capaci di controllare l’andamento nel tempo della corrente e qualora questa aumenti oltre i limiti prefissati, ci sarà l’interruzione del passaggio di corrente. Bisogna ricordare che il motore asincrono, per via della sua struttura massiccia, è in grado di sopportare anche delle sovracorrenti per un periodo di tempo limitato, che dipende dalla sua inerzia termica, oltre che dalla dispersione del calore stesso.

Avviamento stella-triangolo: un metodo efficace

Tale avviamento consente di limitare le correnti di spunto grazie al fatto che si agisce sulle relazioni esistenti fra tensioni e correnti nei sistemi trifase. L’avviamento a stella dura per un certo per un certo periodo di tempo dipendente dalle condizioni in cui viene a trovarsi il motore; successivamente, con un sistema di temporizzatori e contattori, è possibile riportare all’alimentazione a triangolo delle fasi statori che del motore.

Durante la fase di avviamento in configurazione stella, ogni fase del motore riceve una tensione ridotta, che è pari a 1/√3 (circa il 58%) della tensione di linea. Questa riduzione di tensione comporta una diminuzione significativa delle correnti di spunto, che possono essere fino a tre volte inferiori rispetto a quelle che si avrebbero con un avviamento diretto. La riduzione della tensione comporta anche una riduzione proporzionale della coppia generata dal motore, ma in molte applicazioni questo non rappresenta un problema durante i primi istanti di avviamento, poiché il carico meccanico richiesto è minore.

Avviamento con inserzione di resistenze rotoriche: ottimizzare l'avvio dei motori

L'avviamento con inserzione di resistenze rotoriche è una tecnica efficace utilizzata per ridurre le correnti di spunto nei motori asincroni a rotore avvolto. Questo metodo prevede l'inserimento temporaneo di resistenze aggiuntive nel circuito del rotore durante la fase di avviamento del motore. L'aggiunta di queste resistenze aumenta l'impedenza totale del circuito rotore, risultando in una riduzione significativa della corrente di spunto assorbita dal motore all'avvio. Man mano che il motore raggiunge la velocità nominale, le resistenze vengono gradualmente escluse dal circuito, permettendo al motore di operare in condizioni normali. Questa strategia non solo protegge l'impianto elettrico dalle elevate correnti di avviamento ma migliora anche la gestione della coppia di spunto, rendendo il processo di avviamento più dolce e controllato, particolarmente utile in applicazioni con carichi meccanici pesanti o variabili.

Avviamento con inverter: precisione e flessibilità nell'avvio dei motori

L'avviamento con inverter rappresenta una soluzione tecnologica avanzata per la gestione ottimale dell'avviamento dei motori asincroni. Questo metodo si avvale di inverter, dispositivi elettronici di potenza, per convertire la corrente alternata fissa in una corrente di frequenza variabile. Questo permette di controllare con precisione la velocità del motore, la coppia e la corrente durante la fase di avviamento, garantendo un'accensione morbida e progressiva. L'utilizzo dell'inverter consente di eliminare le elevate correnti di spunto tipiche degli avviamenti diretti, riducendo così lo stress meccanico sui componenti del motore e migliorando l'efficienza energetica complessiva dell'impianto. Grazie alla sua flessibilità, l'avviamento con inverter è ideale per applicazioni che richiedono un controllo preciso della velocità e per quelle in cui è necessario variare frequentemente la velocità di funzionamento del motore, come nei sistemi di trasporto e nei processi industriali automatizzati.