Caratteristiche per l applicazione pratica Necessità per la protezione motore Requisiti per la protezione motore Misure protettive Motor Management TM
Premessa Il presente manuale tecnico «Protezione 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 più vasto per la consultazione sulle prestazioni e sui dati operativi per la progettazione e l utilizzo. Gli argomenti trattati sono: Avviamenti per motori Scelta e uso delle apparecchiature elettriche di comando Comunicazione Sono già stati pubblicati i seguenti manuali tecnici «Motori asincroni trifasi» - informazioni sulla costruzione, tipi di funzionamento, scelta e dimensionamento dei motori «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 dal punto di vista economico. Il «Sistema di controllo e protezione del motore» della Rockwell Automation può essere di aiuto: nell utilizzare meglio gli impianti nel ridurre i costi di gestione nell aumentare la sicurezza di funzionamento Saremo lieti 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. i
Indice 1 Necessità della protezione motore 1.1 2 Requisiti della protezione motore 2.1 2.1 Riscaldamento 2.1 2.1.1 Comportamento funzionale 2.1 2.1.2 Temperatura limite e classi di isolamento 2.3 2.1.3 Invecchiamento dell isolamento 2.4 2.1.4 Limiti di prestazione 2.5 2.1.5 Mancanza di fase 2.6 2.1.6 Asimmetria nella rete 2.8 2.1.7 Dispersione verso terra 2.9 2.1.8 Cortocircuiti 2.9 3 Requisiti di protezione del sistema 3.1 3.1 Arresto 3.1 3.2 Sotto carico 3.1 3.3 Senso di rotazione errato 3.1 3.4 Motori in ambienti esplosivi 3.1 3.4.1 Tipo di protezione ad elevata sicurezza EEx e con pericolo esplosivo 3.1 3.4.2 Significato del tempo t E 3.2 4 Caratteristiche di protezione 4.1 5 Caratteristiche di protezione dipendenti dalla temperatura 5.1 5.1 Problemi applicativi 5.1 5.1.1 Applicazioni 5.1 5.1.2 Inerzia termica 5.1 5.2 Termostati bimetallici nell avvolgimento 5.2 5.3 Sensori PTC 5.3 5.4 Sensori termici lineari 5.4 ii
6 Protezione dipendente dalla corrente 6.1 6.1 Funzione 6.1 6.2 Caratteristiche dell apparecchio 6.1 6.2.1 Funzionamento fisso 6.1 6.2.2 Funzionamento intermittente 6.2 6.3 Bimetallo - Principio di protezione 6.3 6.3.1 Funzione 6.3 6.3.2 Resistenza al cortocircuito 6.5 6.3.3 Funzionamento monofase 6.5 6.3.4 Mancanza di fase 6.5 6.3.5 Tempo di ripristino 6.7 6.3.6 Regolazione della corrente 6.8 6.3.7 Scatto libero 6.9 6.4 Protezione del motore per avviamento con carico pesante 6.9 6.5 Protezione del motore in ambienti esplosivi 6.10 6.6 Protezione elettronica del motore 6.10 6.6.1 Protezione dai sovraccarichi 6.11 6.6.1.1 Modelli di simulazione termica 6.11 6.6.1.2 Regolazione della corrente 6.12 6.6.1.3 Regolazione del tempo di intervento 6.13 6.6.2 Funzioni speciali di protezione del motore 6.14 6.6.2.1 Mancanza di fase 6.14 6.6.2.2 Asimmetria 6.14 6.6.2.3 Dispersione verso terra 6.15 Dispersione verso terra secondo il metodo "Holmgreen" 6.15 Dispersione verso terra con trasformatore di corrente sommatorio 6.16 Protezione della dispersione verso terra in media tensione 6.16 6.6.2.4 Protezione dai cortocircuiti per motori in media tensione 6.21 6.6.3 Funzioni di comando 6.22 6.6.3.1 Forte sovraccarico e arresto 6.22 6.6.3.2 Sotto carico 6.23 6.6.3.3 Protezione del senso di rotazione 6.24 6.6.3.4 Controllo del tempo di avviamento 6.24 6.6.3.5 Arresto durante l avviamento 6.25 6.6.4 Fonctions de commande 6.26 6.6.4.1 Preallarme 6.26 6.6.4.2 Regolazione del carico 6.26 6.6.4.3 Arresto dell avviamento 6.26 6.6.4.4 Commutazione stella-triangolo 6.27 6.6.4.5 Avviamento a caldo 6.28 6.6.4.6 Possibilità di comunicazione 6.29 iii
6.6.5 Applicazioni degli apparecchi elettronici per la protezione motore 6.29 6.6.5.1 Motori con bassa inerzia termica 6.29 6.6.5.2 Motori con elevata inerzia termica 6.30 6.6.5.3 Motori a rotore critico 6.30 6.6.5.4 Motori in media tensione 6.30 6.6.5.5 Motori ad anelli 6.31 6.6.5.6 Motori a doppia polarità 6.31 6.6.5.7 Motori a frequenza controllabile 6.32 6.6.5.8 Avviamento dolce, arresto dolce 6.32 6.6.5.9 Motori a ventilazione esterna 6.33 6.6.5.10 Temperatura ambiente elevata 6.33 6.6.5.11 Motori in ambienti esplosivi 6.33 6.6.5.12 Protezione di motori ad induzione compensati 6.34 7 Scelta corretta dell apparecchio per la protezione motore 7.1 7.1 Scelta della protezione secondo il tipo di applicazione 7.2 7.2 Scelta della protezione secondo il tipo di motore e di trasmissione 7.3 7.3 Scelta della protezione secondo le condizioni ambientali 7.4 7.4 Scelta della protezione secondo i criteri del sistema di controllo 7.5 iv
1 Esigenze per la protezione motore Si potrebbe supporre che motori progettati, dimensionati, installati, messi in funzione e sottoposti a manutenzione nel modo corretto, non dovrebbero presentare problemi. Tuttavia, queste condizioni raramente corrispondono alla realtà. I guasti più frequenti che si verificano sui motori dipendono dalle condizioni specifiche di funzionamento. Le statistiche mostrano che, ogni anno, bisogna calcolare un tasso di guasti dallo 0,5 al 4%. La maggior parte derivano dal sovraccarico termico. I difetti di isolamento provocano dispersione verso terra, i cortocircuiti tra le spire oppure negli avvolgimenti derivano dalle sovratensioni o agenti inquinanti come umidità, olio, grasso, polvere o sostanze chimiche. Le percentuali approssimative dei singoli guasti sono: Sovraccarico termico 30% Guasti dell isolamento 20% Mancanza di fase 14% Guasti dei cuscinetti 13% Invecchiamento 10% Guasti del rotore 5% Altro 8% Per assicurare un funzionamento senza inconvenienti di un impianto elettrico, è necessario prestare attenzione ai seguenti punti: Progettazione corretta: bisogna scegliere il motore giusto in funzione dell applicazione. Gestione professionale: le premesse per un funzionamento senza guasti sono un installazione eseguita da personale competente ed una manutenzione regolare. Una buona protezione del motore: quest ultima deve coprire tutti i tipi di problemi prevedibili. - Non deve entrare in funzione, fino a quando il motore non è in pericolo. - Se il motore è in pericolo, il dispositivo di protezione deve innescarsi prima che si verifichi un danno. - Se non è possibile evitare un guasto, l apparecchio di protezione deve intervenire rapidamente per limitare il più possibile l entità del guasto. 1.1
La tabella 1.2.1 offre una panoramica sulle cause di guasto più frequenti nei motori, i loro effetti ed i possibili danni. Cause Effetti Guasti possibili Sovraccarico termico: Condizioni di avviamento estreme Sovracorrente e gabbia del rotore Rotore bloccato conseguente dissaldata Sovraccarico di lunga durata riscaldamento non avvolgimenti statorici Sottotensione consentito negli bruciati Funzionamento intermittente non avvolgimenti consentito Problemi di raffreddamento: Raffreddamento limitato Riscaldamento Avvolgimenti statorici Temperatura ambientale troppo non accettabile bruciati Cause elettriche: Avviamento monofase Asimmetria della avvolgimenti singoli o Tensione asimmetrica sovracorrente parti di avvolgimenti Corto circuito verso terra Riscaldamento bruciati dimensione Corto circuito tra le spire non accettabile del motore Corto circuito tra gli avvolgimenti a seconda della e del carico Cause meccaniche: Equilibratura non assiale Consumo non danni ai cuscinetti Trasmissione non assiale del motore regolare dei Trasmissione del motore montata cuscinetti impropriamente (ad es. carico dei cuscinetti troppo alto con cinghie trapezoidali) Tab. 1.2.1 Cause, effetti e guasti, possibili per le avarie dei motori. 1.2
2 Esigenza per la protezione motore 2.1 Riscaldamento In base alle norme, ogni costruttore di motori elettrici garantisce che in condizioni normale di funzionamento, le parti critiche della macchina non subiscano un surriscaldamento eccessivo e che sovraccarichi di breve durata non abbiano alcuna influenza sul buon funzionamento del motore. Il dispositivo per la protezione del motore deve permettere il pieno utilizzo della macchina e di conseguenza il corretto funzionamento del motore al suo rendimento massimo, e contemporaneamente tenere sotto controllo il sovraccarico termico in modo d intervenire rapidamente. 2.1.1 Comportamento del motore in servizio La caratteristica dei motori elettrici è quella di convertire l energia elettrica assorbita in energia meccanica. Questa conversione è tuttavia accompagnata da perdite sotto forma di calore. La perdita globale si ottiene dalla somma delle seguenti perdite individuali: Le perdite indipendenti dalla corrente sono: Queste perdite sono praticamente costanti e sono presenti anche durante il funzionamento a vuoto. - Perdite nel ferro che comprendono le perdite per isteresi magnetica e per correnti parassite - Perdite meccaniche dovute ad attrito ed alla ventilazione Le perdite dipendenti dalla corrente sono: Il valore di queste perdite varia in funzione del carico, cioè in funzione della corrente assorbita. - Perdite per effetto Joule nello statore - Perdite per effetto Joule nel rotore La potenza dissipata è proporzionale al quadrato della corrente che a sua volta è proporzionale allo scorrimento del motore. All avviamento il rotore del motore è bloccato, la corrente che circola nello statore, secondo la Figura 2.2.1, è la massima corrente di avviamento pari a 4...8 I n. La potenza complessiva assorbita viene trasformata in calore. Se il rotore rimane bloccato, la temperatura dell avvolgimento dello statore e del rotore sale velocemente in quanto una parte del calore non viene trasmessa immediatamente nel pacco lamellare. Nel caso in cui il motore non venga fermato in tempo, gli avvolgimenti dello statore e del rotore possono bruciarsi. La parte di potenza trasformata in calore diminuisce con l aumento della velocità. Una volta raggiunta la velocità nominale, la temperatura sale ulteriormente secondo una curva esponenziale, secondo la Figura 2.2.2, fino a raggiungere la temperatura di regime. Qualsiasi aumento della corrente assorbita genera dunque una temperatura finale più elevata. 2.1
I I I I Figura 2.2.1 Inserzione di un motore a gabbia di scoiattolo con avviamento diretto. Durante il tempo di accelerazione t A, si crea una corrente di avviamento del motore I A molto elevata. Se il tempo di accelerazione limite fissato dal costruttore non viene superato, in genere 10 s, la corrente di avviamento non genera alcun surriscaldamento inammissibile. E trascurabile il picco di corrente leggermente asimmetrico al momento dello spunto iniziale. ϑ ϑ G ϑ s ϑ K ϑe ϑ G Limite della temperatura sopportata dall isolamento ϑ K Temperatura ambiente t A Tempo di accelerazione ϑ S Aumento della temperatura all avviamento ϑ e Aumento della temperatura in servizio continuo con corrente nominale I e Tempo ammissibile di bloccaggio 0 t A t B t t B Figura 2.2.2 Variazione della temperatura nell avvolgimento del motore. Durante il tempo di accelerazione t A, la temperatura dell avvolgimento aumenta rapidamente a causa dell elevata corrente di avviamento I A. Dopo l avviamento, la temperatura diminuisce temporaneamente in quanto il calore viene ceduto al pacco lamellare. Se il rotore rimane bloccato, gli avvolgimenti raggiungono velocemente i rispettivi limiti di temperatura. Considerati sotto l aspetto termico, i motori elettrici non sono degli insiemi omogenei, perché l avvolgimento, il ferro dello statore ed il rotore presentano delle capacità e delle conducibilità termiche differenti. In seguito a carichi elevati, ma di breve durata come dopo un avviamento si crea un certo equilibrio termico tra le diverse parti del motore. Il calore dell avvolgimento viene assorbito dal ferro più freddo fino al raggiungimento dell equilibrio termico. 2.2
2.1.2 Limite di temperatura e classi di isolamento La temperatura massima ammissibile negli avvolgimenti, e quindi, la capacità di carico del motore vengono determinati soprattutto, dalla classe d isolamento degli avvolgimenti. Le norme IEC per le macchine elettriche (IEC 34-1 e IEC 85) e la disposizione VDE 0530 parte 1 sono riassunte nella Tabella 2.3.1. Si distingue una differenza tra: Temperatura ambiente: a questa temperatura, il motore può raggiungere la sua potenza nominale senza subire un surriscaldamento. Limite della sovratemperatura K definita come valore medio della misurazione della resistenza dell avvolgimento a temperatura ambiente e a regime termico raggiunto. La temperatura totale di funzionamento risulta come somma fra la temperatura ambiente e la sovratemperatura dell avvolgimento (K). Se la temperatura ambiente è inferiore a 40 C, il carico del motore può essere aumentato. Al di sopra dei 40 C, è necessario ridurre il carico. Temperatura totale consentita in C nel punto più caldo dell avvolgimento in servizio permanente. Classe di Temperatura Limite Temp. totale di Isolamento ambiente in C sovratemperatura K funzionamento in C E 40 75 120 B 40 80 130 F 40 105 155 H 40 125 180 Tab. 2.3.1 Classe d isolamento dei materiali degli avvolgimenti e temperatura totale di funzionamento La temperatura totale di funzionamento consentita dai materiali isolanti è composta dalla temperatura ambiente, dal limite di sovratemperatura e da una tolleranza al surriscaldamento. Quest ultimo è un fattore di sicurezza, in quanto la misurazione della temperatura attraverso la resistenza ohmica non stabilisce il punto più caldo dell avvolgimento. Per temperature ambientali molto elevate, vengono costruiti motori con un isolamento speciale resistenti al calore. Queste macchine possono erogare la potenza nominale anche con temperature ambientali elevate. Il metodo di raffreddamento molto diffuso è l autoventilazione attraverso l aria ambiente. I motori autoventilati trasmettono una corrente d aria nell alloggiamento interno attraverso un ventilatore montato sull albero motore. Il compito di questo ventilatore è quello di rinnovare continuamente l aria sulla superficie del motore. Questo genere di raffreddamento che è comunque il più comune utilizza l aria ambiente come agente di raffreddamento. La sua temperatura è dunque uguale a quella dell ambiente che circonda il motore, ma l efficienza del raffreddamento dipende ancora dalla velocità di rotazione del motore. 2.3
Grazie alla loro costruzione molto semplice (senza isolamento), i rotori dei motori a gabbia di scoiattolo possono sopportare in servizio continuo temperature molto più elevate. I motori in media tensione ed i motori molto grossi in bassa tensione possono dare dei problemi durante la fase di avviamento in quanto le perdite nel rotore sono più intense che nelle altre parti. Il tempo di accelerazione di tali motori e il tempo di arresto vengono, dunque, limitati dalla capacità termica del rotore. In questo caso, si parla, di motori a rotore critico. L elevato riscaldamento può condurre a sollecitazioni meccaniche e avere come conseguenza la dissaldatura delle barre del rotore. Per i tipi di motori con protezione a sicurezza elevata EEx e, l alta temperatura può provocare esplosione nell ambiente con pericolo di incendio. 2.1.3 Invecchiamento dell isolamento Per quanto riguarda la durata di vita dell avvolgimento, si possono calcolare 100.000 h di funzionamento per tutte le classi di isolamento a regime termico raggiunto. Questo corrisponde a circa 12 anni di funzionamento continuo con carico nominale. L invecchiamento dell isolamento è come un processo chimico molto accelerato che dipende fortemente dalla temperatura, come indicato in Figura 2.4.1. In seguito al riscaldamento, una parte del materiale isolante evapora, dando luogo ad una porosità crescente che come conseguenza fa diminuire la rigidità dielettrica. Come valore indicativo vale quanto segue: se la temperatura di funzionamento è superiore di 10 K rispetto alla temperatura totale consentita dalla classe d isolamento, la durata di vita elettrica del motore si dimezza. Questa considerazione indica che si deve prestare particolare attenzione alla temperatura nominale di servizio sui lunghi periodi, mentre brevi sovraccarichi termici non hanno praticamente alcuna influenza sulla durata di vita del motore. t ϑ Durata di vita Limite temperatura Figura 2.4.1 Riduzione della durata della vita media degli avvolgimenti di un motore in caso di sovratemperatura. 2.4
Le moderne tecniche di progettazione prendono in considerazione situazioni mirate di sovraccarico termico per poter definire il tipo di motore. Questo è possibile per l utilizzo dell intero ciclo di vita. Si tratta di eseguire la progettazione in base alla durata di vita, con lo scopo di far coincidere esattamente la durata del motore con il tempo di funzionamento per motivi economici. 2.1.4 Caratteristiche del limite d intervento Le pubblicazioni IEC per garantire la protezione dei motori standard, hanno stabilito i valori limiti di intervento per i relè termici di sovraccarico ad azione ritardata. Per i relè di sovraccarichi termici con compensazione della temperatura ambiente, regolati con la corrente nominale di funzionamento ed alimentati sui tre poli principali, valgono i valori secondo le IEC 947-4-1 (EN 60947-4-1). Figura 2.5.1 e Tabella 2.5.1. I Sovraccarico come multiplo del valore di regolazione della corrente ϑ Temperatura ambiente IEC Valori limite secondo IEC 947-4-1 (EN60947-4-1) Figura 2.5.1 Multipli della corrente come valore limite per i relè di sovraccarico termico compensati alla temperatura ambiente secondo IEC 947-4-1 (EN60947-4-1) Funzione condizione condizione intervento intervento a di non di intervento ad alta bassa intervento a con l aumento temperatura temperatura temperatura della corrente ambiente Multiplo del valore 1,05 1,2 1,5 7,2 della corrente di regolazione Tempo di 10 A 2 h < 2 h < 2 min 2 10 s intervento 10 2 h < 2 h < 4 min. 4 10 s secondo la 20 2 h < 2 h < 8 min. 6 20 s classe: 30 2 h < 2 h < 12 min. 9 30 s Tab. 2.5.1 Limiti di prestazione a +20 C e carico tripolare per relè di sovraccarico termico compensati alla temperatura ambientale secondo IEC 947-4-1 (EN60947-4-1) 2.5
In caso di carico monofase o bifase dei relè di sovraccarico termico tripolari (ad es. in mancanza di una fase), valgono i limiti di risposta elencati nella Tabella 2.6.1. Tipo di relè di sovraccarico Multiplo della corrente Temperatura termico di regolazione ambiente Risposta Temps di t > 2 h, de riferimento a partire t 2 h, dallo stato freddo del relè compensato alla temperatura ambiente 3 poli 1,0 2 poli 1,32 + 20 C non sensibile alla mancanza di fase 1 polo 0 non compensato alla temperatura ambiente 3 poli 1,0 2 poli 1,25 + 40 C non sensibile alla mancanza di fase 1 polo 0 compensato alla temperatura ambiente 2 poli 1,0 2 poli 1,15 + 20 C sensibile alla mancanza di fase 1 polo 0,9 1 polo 0 Tab. 2.6.1 Limiti di risposta dei relè di sovraccarico termico tripolari con solo carico bifase o monofase 2.1.5 Mancanza di fase Per mancanza di una fase si intende l interruzione di un conduttore della linea trifase. Il motore continua a funzionare in bifase danneggiandosi. Una causa può essere, ad esempio, l intervento di un dispositivo di protezione contro la sovracorrente. I motori piccoli e medi - sono nella maggior parte dei casi a statore critico per cui solo lo statore si può danneggiare. E necessario fare la seguente distinzione tra: Motori con collegamento a stella: questi motori non si danneggiano in caso di mancanza di una fase. Come indicato in Figura 2.7.1, i motori non vengono danneggiati da una mancanza fase, perché le correnti nell avvolgimento sono in questo caso identiche a quelle che passano nei conduttori esterni che ci sia o non ci sia una mancanza fase. L aumento della potenza dissipata nei due avvolgimenti percorsi dalla corrente ha inoltre poca influenza sul riscaldamento del motore, poiché una certa compensazione della temperatura avviene con il terzo avvolgimento privo di corrente. Un apparecchio di protezione, in grado di rilevare la corrente, interviene rapidamente in caso di sovracorrente. I motori di piccola e media grandezza (a rotore critico) in collegamento a stella, generalmente, non sono a rischio in caso di mancanza di fase. Motori con collegamento a triangolo: nel collegamento a triangolo le correnti di fase, in funzionamento normale, sono di 1/ 3 volte più bassa rispetto alle 2.6
correnti di linea, ovvero I STR = 0,58 In. In caso di mancanza fase la corrente in un avvolgimento aumenta di circa il 50%, come indicato in Figura 2.7.2. Nelle altre due fasi collegate in serie, la corrente si abbassa a circa il 67%. Questa situazione si verifica perché il motore mantiene praticamente costante la potenza disponibile all albero. L aumento della corrente negli avvolgimenti ed in entrambi i conduttori esterni dipende dalla corrente di carico applicato. I e I Str Correnti nei conduttori esterni e nelle fasi in funzionamento normale. I e1 I Str1 Correnti nei conduttori esterni e nelle fasi in caso di funzionamento difettoso. Figura 2.7.1 Mancanza di fase di un motore in collegamento a stella. Caratteristica della corrente in funzionamento normale e difettoso. I L I Str Correnti nei conduttori esterni e nelle fasi in funzionamento normale. I L1 I Str1 I Str2 Correnti nei conduttori esterni e nelle fasi in funzionamento difettoso. Figura 2.7.2 Mancanza di fase di un motore con collegamento a triangolo. Caratteristica della corrente in funzionamento normale ed in funzionamento difettoso in funzione del carico 2.7
Il riscaldamento di un avvolgimento cresce proporzionalmente al quadrato della corrente. Quando lo scambio di calore avviene tra gli avvolgimenti ed il ferro, il riscaldamento dell insieme dello statore può essere considerato proporzionale alla somma di tutte le perdite in tutti gli avvolgimenti. In seguito alle considerazioni fin qui esaminate possiamo dire che: - Collegati a stella, i motori non vengono danneggiati in caso di mancanza fase. - Collegati a triangolo, i motori la cui potenza nominale d impiego è uguale o inferiore a 10 kw, non necessitano di alcuna protezione speciale in caso di mancanza fase, a condizione che il relè termico reagisca ad una corrente bifase uguale o inferiore a 1,25 I e. In questo caso, il riscaldamento è per lo più uguale o inferiore a quello generato da un carico simmetrico trifase. - Per i motori collegati a triangolo, la cui potenza nominale di impiego è superiore a 10 kw si raccomanda di utilizzare dispositivi con protezione elettronica contro la mancanza di fase. Alcune compagnie ed alcune società fornitrici di energia elettrica prescrivono l uso di dispositivi di protezione sensibili alla mancanza fase principalmente in installazioni con coefficiente di sicurezza elevato. In caso di alimentazione monofase dello statore, le perdite del rotore sono di gran lunga superiori rispetto all alimentazione simmetrica. Ciò può rappresentare un ulteriore pericolo, particolarmente per i motori a rotore critico. 2.1.6 Asimmetria nella rete di distribuzione La tensione concatenata, così come la tensione di fase nella rete di distribuzione, non sono esattamente uguali. Le cause possono essere, per esempio: rete di alimentazione con linee molto lunghe contatti difettosi degli interruttori magnetotermici di potenza e dei contattori morsetti di collegamento allentati IEC e NEMA definiscono così l asimmetria di tensione: U (%) = Massima deviazione fra la media della tensione di fase x 100 Media delle tensioni di fase La corrente asimmetrica dell avvolgimento risultante fra la somma delle tensioni è pari a 6 10 volte della tensione asimmetrica causando un surriscaldamento e una riduzione della durata di vita del motore. La Figura 2.9.1. mostra i fattori di riduzione della potenza del motore secondo IEC e NEMA. 2.8
f R attore di riduzione per la produzione del motore U Asimmetria di tensione [%] Figura 2.9.1 Riduzione della potenza dovuta ad asimmetria di tensione. 2.1.7 Dispersione verso terra Il danneggiamento dell isolamento è provocato, per lo più, da momentanee sovratensioni che causano spesso dei cortocircuiti della macchina verso terra. Queste sovratensioni sono spesso dovute a scariche di fulmine, rete di commutazioni, scariche di condensatore ed il funzionamento di apparecchi elettronici di potenza. 2.1.8 Cortocircuiti I cortocircuiti possono essere unipolari verso terra e bipolari o tripolari con o senza collegamento verso terra. Le principali origini di un cortocircuito sono i difetti d isolamento ed i guasti di natura meccanica. Un cortocircuito è sempre caratterizzato dal passaggio di una corrente molto elevata e l importanza dei guasti aumenta proporzionalmente alla durata del cortocircuito. E dunque estremamente importante rivelare il più rapidamente possibile qualsiasi cortocircuito e fermare immediatamente l impianto. 2.9
3 Requisiti del sistema di protezione 3.1 Blocco rotore Una eccessiva coppia del carico od un danno meccanico può causare un azione di bloccaggio del rotore. È consigliabile interrompere la corrente il più presto possibile. In questo modo, è possibile evitare qualsiasi sovraccarico termico e meccanico del motore e della potenza di trasmissione. Generalmente, il numero di guasti possibili può essere ridotto. 3.2 Sottocarico I motori raffreddati dallo stesso mezzo rimosso, come nel caso di ventilatori e di pompe sommerse, possono essere sottoposti ad un surriscaldamento in seguito ad un erogazione insufficiente del fluido, dovuta all incrostazione di un filtro, oppure dalla chiusura di una valvola, anche se il carico è inferiore al normale. Queste macchine spesso si trovano, in luoghi difficilmente accessibili, come ad esempio pompe sommerse oppure in fondo a un pozzo. Ciò comporta costose riparazioni in caso di guasti ed inoltre, la riduzione della corrente assorbita, può anche causare un guasto meccanico dell installazione (un difetto sul giunto di accoppiamento, la rottura dell albero motore, la rottura di un nastro trasportatore e danni alle pale del ventilatore). Queste situazioni di carico ridotto non mettono in pericolo il motore, tuttavia causano interruzioni nella produzione e possono comportare danni al sistema. Il riconoscimento tempestivo del guasto contribuisce a ridurre i tempi di inattività e le possibili conseguenze di incidenti. 3.3 Inversione del senso di rotazione L inserzione di un motore nel senso di rotazione errato può danneggiare gravemente un sistema sia a livello di guasti che di rischi di incidenti. Per i sistemi mobili, come macchine edili, mezzi di trasporto frigoriferi, installazioni trasportabili ed installazioni fisse collegate alla rete, si deve tenere conto dei lavori di riparazione della rete di distribuzione elettrica dove esiste il rischio di inversione di fase al momento delle riparazioni. In questi motori è necessario impedire l avviamento con senso di rotazione sbagliato. 3.4 Motori in ambienti con pericolo di esplosione 3.4.1 Protezione in ambiente con pericolo di esplosione ad elevata sicurezza EExe In certe condizioni, è possibile che scintille o una temperatura elevata possano produrre una esplosione della miscela dell aria, di gas o di vapori. Questa temperatura di esplosione dipende in gran parte dai prodotti chimici presenti e dal rapporto della miscela. L accensione di una miscela esplosiva si evita assicurandosi che la temperatura massima che può essere raggiunta dalla parte più calda del motore stesso si trovi al di sotto della temperatura di esplosione più bassa del gas o dei vapori in questione. Naturalmente la temperatura limite di riscaldamento dell isolamento dell avvolgimento non può essere superata. 3.1
3.4.2 Significato del tempo t E Per tempo t E si intende, secondo la Figura 3.2.1, il periodo di tempo che impiega il motore per passare dalla temperatura di esercizio nominale alla temperatura limite ammissibile. Questo periodo è definito per la condizione più sfavorevole, cioè a rotore bloccato ed alla massima temperatura ambiente consentita. Il dispositivo di protezione del motore deve, dunque, essere in grado di interrompere l alimentazione del motore in un tempo uguale o inferiore a t E quando la corrente di avviamento raggiunge I A (valore massimo a rotore bloccato). In questo modo, il motore non raggiunge la temperatura critica. Figura 3.2.1 Tempo t E durante il quale la temperatura del motore a rotore bloccato passa dalla temperatura nominale alla temperatura limite consentita ϑ Temperatura ϑ A Temperatura ambiente massima consentita nella zona circostante del motore ϑ e Temperatura nominale d impiego ϑ G Temperatura limite t Tempo 1 Curva di riscaldamento in servizio nominale 2 Riscaldamento a rotore bloccato Nei Paesi con certificazione di conformità, la curva caratteristica tempo/corrente viene inclusa automaticamente nel collaudo. In questi Paesi solo gli apparecchi collaudati in questo modo possono essere installati a protezione dei motori in ambiente ad elevata sicurezza EEx e. 3.2
4 Metodi di protezione Per controllare la temperatura del motore vengono impiegati due principi fondamentali che sono: Controllo diretto della temperatura con sensori installati nell avvolgimento dello statore: il sensore misura direttamente la temperatura all interno dell avvolgimento del motore, esattamente nel punto dove è stato posto. Inoltre deve essere preso in considerazione il ritardo termico del sensore, che spesso supera i 10 s. Non sono controllati le seguenti anomalie: - il sovraccarico termico - la mancanza di fase - l asimmetria - il cortocircuito - la dispersione verso terra Controllo indiretto tramite la misurazione della corrente di linea: nella linea d alimentazione è consigliabile, se questa risulta essere la corrente assorbita dal motore, la misurazione della corrente che ne causa l aumento della temperatura. Gli apparecchi di protezione sono regolabili in base alla corrente nominale di funzionamento e per brevi situazioni di sovraccarico. 4.1
5. Metodi di protezione dipendenti dalla temperatura 5.1 Problemi applicativi 5.1.1 Applicazioni I sensori termici sono installati nell interno degli avvolgimenti dello statore. E, misurano direttamente la temperatura critica del motore. I sensori termici vengono installati soprattutto nei motori che hanno le seguenti condizioni di funzionamento: Carico variabile Funzionamento di posizionamento del carico marcia - arresto Frenatura in controcorrente Temperatura ambiente molto elevata Ubicazione in luoghi con poca circolazione di aria ed in ambienti polverosi Motori a velocità controllata Per diverse applicazioni, il sensore termico da solo offre una protezione insufficiente o, addirittura, nessuna. In questi casi vengono installati ulteriori apparecchi di protezione per la misurazione della corrente. Essi sono necessari per: Motori a rotore critico Protezione in caso di: - dispersione verso terra - cortocircuito - blocco rotore - motori con inerzia termica ridotta intervento rapido in caso di mancanza fase e asimmetria 5.1.2 Inerzia termica Per motori con bassa inerzia termica, come per esempio motori per pompe sommerse, motori di compressori frigoriferi chiusi ermeticamente, il ritardo termico del sensore nell avvolgimento può essere critico. Il tempo di ricezione, a seconda del tipo di sensore e della sua installazione nell avvolgimento, è nell ordine di grandezza di 10 s. In caso di rapidi cambiamenti di temperatura sorgono problemi di protezione. In funzionamento continuo l avvolgimento ed il sensore hanno in pratica la stessa temperatura. Durante la fase di avviamento o in caso di notevoli modifiche del carico, come ad es. a rotore bloccato, la temperatura dell avvolgimento aumenta molto rapidamente. La temperatura del sensore è in ritardo con la costante del tempo di ricezione vedi Figura 5.2.1. 5.1
Quando il sensore raggiunge la temperatura limite, l avvolgimento con classe di isolamento B ha già raggiunto una temperatura ϑ = 180 K sopra la temperatura ambiente di 40 C a causa della costante di tempo del sensore. ϑ Differenza della temperatura sopra la temperatura ambiente di 40 C ϑ M Sviluppo della temperatura nell avvolgimento per motori con aumento di temperatura di 15 K/s ϑ F Sviluppo della temperatura del sensore ϑ G Temperatura limite per la classe di isolamento B t Tempo in s Figura 5.2.1 Ritardo termico di un sensore PTC installato nell avvolgimento dello statore. In caso di blocco rotore di un motore di una pompa sommersa, la densità di corrente nell avvolgimento statorico può raggiungere i 50 A/mm2. In questo caso, la temperatura dell avvolgimento aumenta rapidamente di circa 15 K/s. Se il sensore raggiunge la temperatura limite consentita dalla classe d isolamento B con una costante di tempo di accoppiamento di 8 s, la temperatura dell avvolgimento ha già superato i 180 K sopra la temperatura di 40 C ed il motore può correre dei rischi. 5.2 Sensori bimetallici nell avvolgimento I sensori bimetallici sono due metalli laminati sovrapposti con coefficiente di dilatazione termica diversa. Una volta riscaldati, si dilatano in maniera diversa e possono attivare la commutazione di un contatto. Essi hanno il vantaggio che, di solito, la tensione di controllo è collegata direttamente all interruttore, in questo modo si evita uno speciale dispositivo meccanico di intervento. I seguenti inconvenienti limitano, tuttavia, il suo impiego: Lungo ritardo termico Precisione limitata. Un montaggio improprio può modificare la temperatura d intervento. Dimensioni eccessive rispetto ai sensori moderni. 5.2
5.3 Sensori PTC Il sensore maggiormente utilizzato nei motori a bassa tensione è una sonda pirometrica con coefficiente di temperatura positivo (Positive Temperature Coefficient, PTC), queste sonde pirometriche PTC sono definite anche termoresistenze. Queste sonde miniaturizzate (Figura 5.3.1) hanno una bassa resistenza al di sotto della temperatura di risposta ed aumentano la loro resistenza con l aumento della temperatura, secondo diversi intervalli, come indicato nella Figura 5.4.1. Questo cambiamento di resistenza viene trasmesso ad un dispositivo d intervento. La velocità di risposta della temperatura viene data dal sensore PTC e, dunque, è indipendente dal dispositivo d intervento. a Sensore PTC (pirometrico) b Punto di saldatura c Isolamento del sensore d Isolamento degli avvolgimenti e Fili di collegamento dei sensori f Fili degli avvolgimenti g Isolamento dei fili A, B, C Direzione forzata del calore. Figura 5.3.1 Sezione di un sensore PTC e dell avvolgimento di un motore a bassa tensione. I sensori di solito sono installati nell avvolgimento del motore all estremità dell uscita dell aria calda e la temperatura di risposta nominale TNF viene correlata alla classe d isolamento corrispondente. La risposta del sensore può essere utilizzata per fermare il motore oppure come segnalazione. Se deve scattare un allarme prima del raggiungimento della temperatura critica, devono essere installati altri sensori con una temperatura di risposta nominale inferiore. 5.3
4.000 1.330 550 250 100 R ϑ TNF resistenza del sensore in Ω temperatura limite della temperatura nominale di funzionamento in C Valori di interruzione definiti Ω Figura 5.4.1 Caratteristica della resistenza in funzione della temperatura di un sensore PTC secondo IEC 34-11-2. 5.4 Sensori di temperatura lineari Come sensori termici lineari si utilizzano, di solito, i sensori Pt 100 in platino. Il valore della resistenza si modifica in proporzione alla temperatura. I sensori Pt 100 hanno una resistenza di 100 Ω a 0 C, come indicato nella Figura 5.4.2. Vengono installati prevalentemente su grandi motori. I motori in media tensione hanno, di norma, un sensore Pt 100 incorporato. ϑ Temperatura [ C] R Resistenza [Ω] Figura 5.4.2 Curva caratteristica della resistenza di un sensore Pt 100. Al contrario del sensore PTC, la cui temperatura di risposta nominale è determinata dal sensore, nel sensore Pt 100 la temperatura di risposta può essere regolata liberamente nel dispositivo d intervento. E possibile selezionare qualsiasi temperatura desiderata per il preallarme, per il riavviamento dopo un blocco oppure per la regolazione del carico. Raramente vengono installati anche i sensori Ni 100, Ni 120 e Cu 10. 5.4
6 Protezione dipendente dalla corrente 6.1 Funzion La corrente assorbita dal motore ne misura il suo riscaldamento. Poiché la temperatura non viene misurata nell avvolgimento statorico oppure nel corpo rotore, questa correlazione vale solo se vengono rispettate le seguenti condizioni: Il carico nominale del motore si riferisce alla temperatura ambiente di 40 C. L apparecchio di protezione deve consentire sovraccarichi termici temporanei, per es. durante l avviamento, secondo la Figura 6.1.1. M Curva che rappresenta la variazione della corrente d avviamento del motore F Curva media d intervento di un relè termico bimetallico I Amax Corrente di avviamento I e Corrente nominale Tempo d avviamento [s] t A Figura 6.1.1 Gli apparecchi di protezione del motore devono consentire l avviamento del motore. La caratteristica dell apparecchio F deve trovarsi sempre al di sopra della caratteristica del motore M Nei sistemi di protezione con rilevamento della corrente si escludono i problemi e le limitazioni illustrati per i sensori di temperatura. 6.2 Caratteristica del dispositivo di protezione 6.2.1 Funzionamento continuativo In servizio continuo, si può evitare di superare la temperatura limite per mezzo di un dispositivo relativamente semplice, come indicato in Fig. 6.2.1, che presenta un comportamento, in funzione del tempo, che può essere diverso da quello del motore. Unica condizione che la caratteristica di riscaldamento deve essere uguale o più rapida di quella del motore. 6.1
Figura 6.2.1 Caratteristiche di riscaldamento del motore e del relè termico di protezione in presenza di un lieve sovraccarico durante un funzionamento normale M Caratteristica termica del motore F1, F2 Apparecchio di protezione motore veloce: il motore è protetto in caso di sovraccarico termico F3 Apparecchio di protezione motore lento: il motore si può riscaldare oltre la misura consentita in caso di sovraccarico termico ϑ Temperatura ϑ Ie Temperatura alla corrente nominale di utilizzo t Tempo Apparecchi d intervento più veloci della curva di riscaldamento del motore: il motore viene protetto contro il sovraccarico. L apparecchio di protezione interviene troppo presto e impedisce in ogni caso lo sfruttamento completo del motore. Apparecchi d intervento più lenti della curva di riscaldamento del motore: il motore si può riscaldare oltre i valori consentiti. Grazie a sofisticati apparecchi per la protezione motore (capitolo 6.6.), è possibile simulare con precisione l andamento del riscaldamento del motore. Il motore è protetto in modo sicuro, nonostante il massimo utilizzo. 6.2.2 Funzionamento in servizio intermittente In caso di carico costante o di riscaldamento regolare del motore, le condizioni termiche sono relativamente semplici. Con funzionamento in servizio intermittente la coincidenza tra il comportamento termico transitorio del motore e quello del dispositivo di protezione è estremamente importante. La Figura 6.3.1 mostra come le diverse caratteristiche termiche sono differenti. In servizio intermittente, la temperatura dell avvolgimento varia molto in rapporto a quella del ferro. In caso di cicli di funzionamento inferiori a 5...10 min, quest ultima rimane praticamente costante. Inoltre, le condizioni di raffreddamento dei motori con autoventilazione sono molto diversi a secondo che il motore sia fermo o in funzionamento, ciò significa che la costante del tempo di raffreddamento è 2 5 volte maggiore rispetto alla costante del tempo di riscaldamento. I relè termici a bimetallo posti per la protezione del motore non tengono conto di questa circostanza. 6.2
Figura 6.3.1 Caratteristiche di riscaldamento e di raffreddamento di motori e di relè termici con servizio intermittente. 1 Caratteristica di riscaldamento del motore e del relè termico 2 Caratteristica di raffreddamento del motore 3 Caratteristica di raffreddamento di un relè termico, senza considerare le differenze di raffreddamento del motore in funzionamento ed in stato di fermo 4 Variazione della temperatura dell avvolgimento nel motore 5 Variazione della temperatura dell avvolgimento simulata dal relè termico ϑ Ie Temperatura in funzionamento nominale t Tempo Sebbene il comportamento termico transitorio sia diverso da un motore all altro, i dispositivi di protezione che misurano la corrente dovrebbero poter simulare il più fedelmente possibile le variazioni di temperatura del motore. Vista la grande difficoltà per la realizzazione di un tale sistema, si accetta generalmente un compromesso e si sovraprotegge leggermente il motore. Anche in funzionamento intermittente, gli apparecchi elettronici per la protezione del motore menzionati nel Capitolo 6.6 permettono il massimo utilizzo del motore. 6.3 Bimetallo - Principio di protezione 6.3.1 Funzione Il relè d intervento per sovraccarico termico e la protezione contro il sovraccarico termico degli interruttori magnetotermici di potenza sono composti da tre bimetalli che si riscaldano sotto l azione della corrente assorbita dal motore e si flettono. Il bimetallo dopo una certa corsa che è funzione della corrente di regolazione comanda un meccanismo che attraverso un contatto ausiliario di apertura, come indicato dalla Figura 6.4.1, interrompe l alimentazione ausiliaria della bobina del contattore che comanda il motore. Negli interruttori magnetotermici di potenza viene sganciato un dispositivo meccanico a scatto che provoca l apertura. Si possono considerare i seguenti tipi di riscaldamento, secondo la Figura 6.4.2: Riscaldamento diretto: la corrente di circa 20...70 A circola direttamente attraverso il bimetallo. Non sono possibili correnti inferiori, in quanto la potenza dissipata (Pv = I 2 R) non è sufficiente per fare flettere il bimetallo. In base alla grandezza della corrente d intervento, il bimetallo può essere collegato in serie o in parallelo. 6.3
Riscaldamento indiretto: la corrente circola in un avvolgimento di filo per resistenze che avvolge il bimetallo. Il sistema è utilizzato per correnti di circa 0,1...20 A. A Bimetalli riscaldati indirettamente B Meccanismo d intervento C Leverismo d intervento D Contatto mobile E Bimetallo di compensazione Figura 6.4.1 Principio di funzionamento del sistema d intervento di un relè termico tripolare con bimetallo di compensazione della temperatura ambiente. Secondo le norme IEC (EN), la compensazione della temperatura agisce tra 5 C e +40 C. Relè termici a bimetallo con trasformatore di corrente (TA): la corrente assorbita dal motore (> 60 A) è letta per induzione dal primario del trasformatore di corrente. Il secondario è collegato al relè termico a bimetallo. In caso di cortocircuito, in pratica, è presente una protezione totale del relè termico a bimetallo perché questi trasformatori di corrente sono a ferro saturo. A bimetallo con elevata flessione B bimetallo con bassa flessione C flessione causata dal riscaldamento D leverismo Figura 6.4.2 Metodi di riscaldamento del bimetallo. a Riscaldamento diretto b Riscaldamento indiretto 6.4 c Riscaldamento con trasformatore di corrente ( come relè secondario)
Nella maggior parte dei casi, i relè termici sono con compensazione della temperatura ambiente di funzionamento. Questa compensazione viene realizzata da una bilama supplementare che agisce tra i bimetalli percorsi dalla corrente ed il congegno di apertura del contatto ausiliario, in modo che la caratteristica d intervento del relè termico non si modifichi a causa della temperatura ambiente di funzionamento, compresa tra 5 e + 40 C secondo le norme IEC e le EN, a svantaggio dell oggetto da proteggere. Poiché il carico consentito dei motori diminuisce con l aumento della temperatura ambiente di funzionamento, i relè termici, per ragioni di sicurezza sono leggermente sottocompensati, con una differenza media di compensazione di 0,2%/K. Durante l avviamento, con condizioni di funzionamento normale e carico costante, il relè termico a bimetallo protegge il motore perfettamente. Al contrario, la protezione del motore nel funzionamento intermittente con un alta frequenza di commutazione e con carico variabile viene garantita in modo insufficiente, in quanto il relè termico può simulare l andamento termico del motore solo in maniera approssimativa. In caso di avviamenti frequenti in funzionamento intermittente la costante del tempo, sostanzialmente più breve rispetto al motore, provoca un intervento anticipato e di conseguenza, la capacità termica del motore non può essere sfruttata al massimo. La costante del tempo di raffreddamento del relè termico è inoltre più breve per cui, in caso di funzionamento intermittente, la differenza tra la temperatura del motore e la simulazione del relè termico aumenta costantemente. Figura 6.3.1. 6.3.2 Resistenza al cortocircuito Per motivi termici, la resistenza al cortocircuito dei relè termici a bimetallo con riscaldamento diretto è superiore alla resistenza dei relè riscaldati indirettamente. In presenza di correnti nominali elevate, i relè termici sono molto spesso alimentati dal secondario di un trasformatore di corrente (TA). I relè sono resistenti al cortocircuito e a valori molto alti di correnti. In riferimento alla corrente di regolazione del relè termico I ef valgono, in linea di massima, i seguenti valori di resistenza al cortocircuito: Relè termici riscaldati indirettamente fino a 16 I ef max Relè termici riscaldati direttamente fino a 30 I ef max Relè termici con trasformatore di corrente fino a 50 I ef max 6.3.3 Funzionamento monofase L energia necessaria per l intervento del meccanismo di commutazione può essere prodotto solo dai tre bimetalli. Le tre bilame devono essere collegate in serie, come mostrato nella Figura 6.6.1, affinché vengano attraversate dalla stessa corrente anche in caso di funzionamento monofase.. 6.3.4 Mancanza di fase I motori con collegamento a stella non sono termicamente a rischio in caso di mancanza di una fase. Nel caso di motori con collegamento a triangolo, bisogna distinguere: 6.5
Figura 6.6.1 Collegamento in serie dei relè termici bimetallici nel funzionamento monofase Potenza nominale Pe 10 KW: la corrente d intervento del relè termico, in caso di mancanza fase, deve essere 1,25 I e Potenza nominale Pe 10 KW: gli apparecchi per la protezione del motore devono avere il sistema d intervento differenziale di tipo meccanico. Diverse industrie richiedono nelle rispettive norme impiantistiche il sistema d intervento differenziale, per es. l industria chimica, petrolchimica e del gas. Intervento con sovraccarico termico trifase Intervento in caso di mancanza fase con bimetallo intermedio non attraversato dalla corrente. Figura 6.6.2 Principio di funzionamento dell intervento differenziale dei relè termici. 1 Bimetalli 4 Leva differenziale 2 Cursore di mancanza fase 5 Contatto d intervento (contatto a scatto) 3 Cursore di sovraccarico S 1 Movimento di termico controllo dell intervento in S 2 Movimento di controllo dell intervento presenza di un sovraccarico in presenza di mancanza fase S 3 Apertura del contatto d intervento 6.6
La disinserzione d intervento differenziale è, come mostrato in Figura 6.6.2, realizzata con un sistema a doppio effetto, uno in forma di cursore di mancanza fase e uno di cursore di sovraccarico termico. Questo significa che una bilama che si sta raffreddando, per mancanza della fase, sposta il cursore mancanza fase nella direzione opposta al cursore sovraccarico termico. Questo movimento opposto viene poi convertito in un movimento supplementare d apertura del contatto normalmente chiuso per mezzo di una leva differenziale. Nel caso di una mancanza fase, questo dispositivo provoca l intervento già all 85% della corrente di regolazione trifase. Questo dato è riferito alla corrente che circola nel relè termico. In caso di una mancanza di fase in un motore con collegamento a triangolo, le correnti che circolano nel relè termico e negli avvolgimenti del motore non sono uguali. La suddivisione delle correnti non è dunque nemmeno costante nel motore poiché essa dipende dal carico. La figura 6.7.1 mostra le caratteristiche tipiche d intervento di un relè termico a bimetallo con e senza sistema differenziale sia allo stato freddo che allo stato caldo. I e Corrente d intervento t Tempo d intervento [s] secondi [m] minuti Dallo stato freddo: a Carico simmetrico tripolare b Carico bipolare con scatto differenziale c Carico bipolare senza scatto differenziale Dallo stato caldo: d Carico simmetrico tripolare Figura 6.7.1 Caratteristiche tipiche d intervento di un relè termico. 6.3.5 Tempo di ripristino I relè termici necessitano, dopo un intervento, di un determinato periodo di tempo per il raffreddamento delle lame bimetalliche. Questo periodo di tempo viene definito tempo di ripristino. Solo al trascorrere di esso è possibile ripristinare il relè termico. Il tempo di ripristino dipende dalla caratteristica d intervento del relè termico e dalla grandezza della corrente che causa l intervento. La Figura 6.8.1 fornisce i valori medi per il tempo di ripristino dei relè termici. Si può dedurre che, per esempio, dopo un intervento con una corrente impostata di 4 volte la corrente nominale, il tempo di ripristino è uguale a circa 35 s. 6.7
I ef Impostazione della corrente t w Tempo di ripristino [s] secondi [m] minuti Figura 6.8.1 Massimi valori per il tempo di ripristino dei relè termici. Il tempo di ripristino serve anche a consentire il raffreddamento del motore durante questa pausa di funzionamento. Questo periodo di tempo, tuttavia, è nella maggior parte dei casi insufficiente per stabilire una nuova partenza del motore. 6.3.6 Regolazione della corrente Di norma il relè termico deve essere regolato in base alla corrente nominale I e assorbita dal motore. Nella maggior parte dei relè termici di protezione sono a disposizione due scale su una targhetta graduata dove sono riportati il valore della corrente per l avviamento diretto ed in un secondo intervallo il valore dell avviamento stella-triangolo. In quest ultimo è già considerato il fattore 1/ 3. L utilizzo del motore con temperatura ambiente di funzionamento superiore ai 40 C, necessita di una correzione della corrente sul relè termico. Se il costruttore del motore non fornisce altre indicazione, vale la Tabella 6.8.1. Temperatura ambiente in C 30 35 40 45 50 55 60 Fattore di correzione I e 1,08 1,04 1 0,95 0,9 0,85 0,8 Tab. 6.8.1 Fattori di correzione della corrente di regolazione dei relè termici in funzione della temperatura ambiente di funzionamento. Il carico ammissibile del motore varia anche in funzione dell altitudine. Al di sopra dei 1000m sul livello del mare, si deve tener conto di modificare la corrente di regolazione del relè termico. Se il costruttore del motore non fornisce alcune indicazioni, vale la Tabella 6.9.1. In presenza di una variazione della temperatura ambiente di funzionamento superiore ai 40 C e di un altitudine superiore ai 1000 sul livello del mare, la corrente di regolazione del relè termico deve essere corretta di un fattore ottenuto dal prodotto dei fattori individuali di correzione. 6.8