Avviamento stella triangolo

Come è noto, tutti i motori elettrici asincroni trifase con rotore a gabbia di scoiattolo, all’atto dell’avvio assorbono una corrente , meglio conosciuta come corrente di spunto molto più elevata rispetto a quella di regime.
Questo perché nell’istante in cui il motore viene alimentato il rotore è fermo mentre il campo magnetico rotante gira alla sua massima velocità.
Man mano che il rotore prende velocità le correnti diminuiscono fino a portarsi a quella di regime.
La commutazione da stella a triangolo in genere deve avvenire quando la velocità del rotore ha raggiunto almeno 80% di quella nominale.
Maggiore sono le correnti di spunto in un motore, e maggiori sono gli effetti “collaterali generati”.

I più rilevanti sono:

1. Maggiori perdite dovute all’effetto Joule;
2. Una maggiore caduta di tensione su tutta la linea elettrica di alimentazione;
3. Maggiori sollecitazioni meccaniche sui sistemi ad esso collegati.

Questa tecnica non è applicabile a tutti i tipi di motori trifase, ma solo ad alcune tipologie.
I motori devono avere in primo luogo i singoli gruppi di avvolgimento separati (armature), e devono permettere il collegamento elettrico sia a stella che a triangolo. Questo oltre ad essere indicato nei dati di targa del motore, lo si identifica osservando la morsettiera di alimentazione del motore che è composta da 6 morsetti separati oltre quello del conduttore PE.





Figura 1: Esempio di morsettiera a sei poli per il collegamento a stella/triangolo




Il motore deve essere predisposto per essere alimentato per una doppia tensione nominale.
La tensione nominale per avviarlo in modalità triangolo deve essere conforme a quella della rete elettrica col quale lo si alimenta.
Anche questo dato è riportato sui dati di targa del motore.
Le tensioni di alimentazione devono essere così composte:
Tensione nominale della rete elettrica pari a 220/230 Volt:
I dati di targa del motore dovranno riportare la seguente dicitura: 230V - △ / 400V – Y
Tensione nominale della rete elettrica pari a 380/400 Volt:
I dati di targa del motore dovranno riportare la seguente dicitura: 400V - △ / 690V – Y





Figura 2: Esempio di targa riportante i dati inerente la tensione nominale di alimentazione, la corrente assorbita e la possibilità di essere collegato sia a stella che a triangolo.








Le terna di impedenze dette armature di cui il motore è formato devono essere perfettamente uguali, pertanto viene detto che il carico elettrico del motore è equilibrato.
Quando queste impedenze sono collegate a stella, il loro assorbimento elettrico è pari ad un ⅓ rispetto a quando la stessa terna di impedenze è collegata a triangolo.
Questo perché nel collegamento a stella, se la tensione di alimentazione del motore se è di 400 volt, sugli avvolgimenti circola una tensione pari a 230 Volt circa.

Tensione sugli avvolgimenti = Tensione di alimentazione/1.73

Tensione sugli avvolgimenti = 400V/1.73 = 232Volt

La coppia di avviamento del motore che è proporzionale a quadrato della tensione di alimentazione, durante la fase di avviamento a stella, sarà ovviamente inferiore a quella erogata quando il motore è alimentato a triangolo.
Pertanto questo tipo di avviamento è consigliato se il motore durante la fase di avviamento non è soggetto a carichi gravosi, dove la coppia resistente all’avviamento sia abbastanza bassa. Inferiore ad un ⅓ di quella nominale.
Per fare un esempio, se abbiamo un motore che in modalità triangolo genera una coppia di avviamento pari a 90 Nm, se collegato a stella, la sua coppia di avviamento scenderà a soli 30Nm.
Oggi la tecnologia mette a disposizione diversi dispositivi per ridurre le correnti di spunto, come ad esempio i Soft Start e gli Inverter (VVF).
La tecnica di avviamento a stella/triangolo, resta comunque quella con il rapporto prezzo/beneficio più utilizzata. Almeno finché la tecnologia non la sopprimerà del tutto.
Il sistema di avviamento stella/triangolo può essere realizzato sia con logica elettromeccanica che con la logica programmabile. In entrambi i casi il concetto è il medesimo, e nulla cambia per quanto riguarda il cablaggio della sezione di potenza (Vedi figura 3) che in entrambi i casi resta completamente invariato.
Cosa differente è per il cablaggio della logica di manovra.


La logica cablata:

Osservando lo schema della logica cablata, si evince che la commutazione tra il contattore di stella (KS) e quello di triangolo (KT) è gestito da un temporizzatore.
In genere è di tipo meccanico (Timer1) che viene fisicamente montato ed avviato dal contattore di linea (K1).
Osservano sempre lo schema, si evince che all’avvio del sistema, dopo aver premuto il tasto start, avviene l’attivazione simultanea dei contattori K1 e KS.
Trascorso un tempo X settabile in funzione al tempo necessario a far si che il motore raggiunga almeno l’80% della velocità nominale, il timer comanda la disattivazione del contattore KS (stella) e viene comandato quello KT (triangolo).
Durante lo scambio, vi è un tempo se pur molto breve circa 60/80 ms, nel quale il motore continuerà a girare solo per inerzia perché non sarà alimentato.
Ovviamente dovranno essere prese le opportune precauzioni per far si che non vi sia la possibilità
sia accidentalmente che per errata manovra, di eccitare in contemporanea sia il contattore di stella KS che di triangolo KT, perché in tal caso si verificherebbe un corto circuito sulla linea di alimentazione.
Per evitare che ciò avvenga, si interpone tra i due contattori (quello di stella e quello di triangolo) un dispositivo meccanico chiamato interblocco meccanico che impedisce meccanicamente l’attivazione in simultanea di entrambi i contattori.
A questo si aggiunge anche una precauzione elettrica.
Quella di effettuare un taglio elettrico sui conduttori che alimentano le bobine dei contattori KS e KT.
Infatti osservando lo schema riportato in figura 4, si evince come la corrente possa fluire sul contattore KS solo se il contatto elettrico Kt1 sia chiuso, essendo questo un contatto elettrico posto sul contattore KT.
Tale contatto si apre se il KT è eccitato, e vice verso la chiusura del contattore KT è consentita solo se il contatto Ks1 posto sul contattore KS sia chiuso. Quindi il contattore KS deve trovarsi a riposo.


Prosegui la lettura del prossimo tutorial con la logica programmata ovvero con un esempio di avviamento stella/triangolo fatta con il Logo della Siemens a questa pagina.

Articolo curato da Giuseppe Signorella