Come progettare un sistema di avviamento sequenziale utilizzando più relè temporizzati

D: Come progettare un sistema di avviamento sequenziale utilizzando più relè temporizzati per ridurre il picco di potenza?

Risposta:

Nei grandi impianti industriali, l'avviamento simultaneo di molteplici macchine ad alta potenza o di grandi motori rappresenta una grave sfida elettrica. La corrente di spunto combinata di questi carichi induttivi può raggiungere da cinque a dieci volte la corrente di esercizio in condizioni stazionarie. Questo enorme picco di potenza provoca spesso cali di tensione, interventi intempestivi dei principali interruttori automatici, sollecitazioni sui trasformatori e un aumento delle bollette elettriche dovuto ai sovraccarichi di picco. Per mitigare tali problemi, gli integratori di sistemi implementano un sistema di avviamento sequenziale. Utilizzando più relè temporizzati, è possibile introdurre ritardi temporali precisi tra l'attivazione di ciascun carico pesante, garantendo che la corrente di spunto cumulativa non superi mai la soglia di sicurezza dell'infrastruttura di distribuzione elettrica. Questa guida tecnica illustra i principi di progettazione, le strategie di cablaggio, la selezione dei componenti e le fasi di messa in servizio necessarie per realizzare un affidabile sistema di avviamento sequenziale basato sui relè temporizzati DAQCN.

La sfida elettrica: perché la corrente di spunto richiede un controllo sequenziale

Quando un motore elettrico viene alimentato, inizialmente si comporta come un carico a bassa resistenza. È necessario generare il campo magnetico e vincere l'inerzia per portare il motore alla velocità di regime. Durante questa breve fase di avviamento, che dura tipicamente da alcune centinaia di millisecondi a diversi secondi, la corrente di spunto è estremamente elevata. Se tre motori da 15 kW vengono avviati esattamente nello stesso istante, la loro picco combinato di corrente di spunto può facilmente superare i 400 A, anche se la loro corrente totale di esercizio continuo ammonta soltanto a 90 A.

L'introduzione di un sistema di avviamento sequenziale garantisce che il Motore A parta per primo. Una volta che il Motore A ha completato il suo ciclo di avviamento e la sua corrente si è stabilizzata al valore di regime di 30 A, un tempo relay attiva il Motore B. Una volta che il Motore B è in funzione in modo stabile, un altro relè temporizzato attiva il Motore C. Di conseguenza, la sovratensione massima di corrente sulla linea principale è limitata alla corrente di spunto di un singolo motore più la corrente di esercizio delle macchine già in funzione. Ciò riduce il carico di picco sui trasformatori principali e mantiene il sistema entro i limiti di sicurezza, evitando costose ristrutturazioni elettriche.

Componenti principali di un sistema di avviamento sequenziale

Per realizzare questo sistema sono necessari componenti industriali di controllo estremamente affidabili. Un guasto a un singolo relè temporizzato può interrompere l’intera sequenza, provocando potenzialmente l’avviamento simultaneo di più carichi elevati e il conseguente intervento del sistema.

• Relè temporizzati: costituiscono il cervello della sequenza. Ricevono un segnale di comando e ritardano il segnale di uscita di un tempo definito dall’utente. DAQCN offre relè temporizzati di precisione su guida DIN, come la serie TBT7, dotati di impostazioni di ritardo regolabili da 0,1 secondi a diversi giorni.
  
• Contattori magnetici: I relè temporizzati non commutano direttamente i motori ad alta corrente. Invece, commutano le bobine di contattori magnetici pesanti, che a loro volta commutano le principali linee trifasi di alimentazione dei motori.
  
• Relè termici di sovraccarico o interruttori automatici: Questi proteggono ciascun motore singolarmente da condizioni prolungate di sovracorrente.
  
• Protezione del circuito di comando: Un fusibile a bassa intensità di corrente interruttore di circuito (tipicamente da 2 A a 6 A) viene utilizzato per proteggere i cavi del circuito di comando e gli stessi relè temporizzati.

Metodologia dettagliata di cablaggio e progettazione

La progettazione del circuito di comando richiede una logica strutturata. L’approccio più comune e robusto è un sistema a ritardo in cascata all’energizzazione. In questa configurazione, l’attivazione della prima fase alimenta il primo relè temporizzato, che avvia quindi il proprio conteggio alla rovescia. Al termine del tempo impostato, i suoi contatti di uscita si chiudono, alimentando il contattore della seconda fase e avviando il secondo relè temporizzato.

Analizziamo passo dopo passo uno schema di controllo per l’avviamento sequenziale a tre fasi

passo dopo passo:

• Fase 1: Viene premuto il pulsante di avvio del sistema. Questa azione eccita contemporaneamente la bobina del primo contattore (KM1) e la bobina del primo relè temporizzato (KT1). Il motore 1 parte immediatamente.
  
• Fase 2: Il relè temporizzato KT1 è configurato in modalità ritardo all’accensione (On-Delay). Se il tempo di avviamento del motore 1 è di 3 secondi, impostiamo il ritardo di KT1 su 5 secondi per garantire un margine di sicurezza. Trascorsi 5 secondi, il contatto normalmente aperto (NO) di KT1 si chiude. Ciò indirizza l’alimentazione di comando alla bobina del secondo contattore (KM2) e alla bobina del secondo relè temporizzato (KT2). Il motore 2 parte.
  
• Fase 3: Anche il relè temporizzato KT2 è configurato in modalità ritardo all’accensione (On-Delay), con un ritardo impostato su 5 secondi. Al termine di questo intervallo, il contatto NO di KT2 si chiude, eccitando la bobina del terzo contattore (KM3). Il motore 3 parte, completando la sequenza.
  Collegando i relè in cascata, garantiamo che, qualora una qualsiasi fase non riceva l’alimentazione di comando, le fasi successive non partano, proteggendo così il sistema da operazioni fuori ordine.

Guida all’implementazione passo passo
Seguire questi passaggi pratici per implementare il sistema sul pavimento della fabbrica:

1. Montaggio dei componenti: installare le guide DIN all'interno del quadro elettrico. Montare i relè temporizzati DAQCN TBT7 accanto ai contattori e agli interruttori automatici, assicurando uno spazio sufficiente per la dissipazione termica.
2. Cablaggio del circuito di comando: collegare in serie i pulsanti di arresto e di avviamento. Condurre il segnale di avviamento alla bobina KM1 e collegarlo in parallelo ai terminali di ingresso del relè temporizzato KT1. Utilizzare cavi cablati con codifica cromatica standard (ad esempio, blu per il comando in corrente alternata) per facilitare la risoluzione dei problemi.
3. Cablaggio degli interblocchi: per motivi di sicurezza, collegare in serie i contatti ausiliari dei relè di sovraccarico alla linea di comando. Se il Motore 1 subisce un sovraccarico e scatta, il suo contatto ausiliario interromperà il circuito di comando, arrestando l'intera sequenza.
4. Regolare le impostazioni dell'orario: Ruotare le manopole sul pannello frontale dei relè temporizzati DAQCN per impostare gli intervalli di ritardo desiderati. Per i test iniziali, è possibile impostare ritardi più lunghi (ad esempio 10 secondi) per osservare facilmente l’attivazione sequenziale.
5. Messa in servizio: Disconnettere prima l’alimentazione del motore per verificare la logica di controllo (simulazione a vuoto). Una volta verificata, ricollegare l’alimentazione del motore ed eseguire una prova a caldo monitorando la corrente di linea con un pinza amperometrica per garantire che il picco di sovraccorrente rimanga entro limiti sicuri.

Selezione dei relè temporizzati DAQCN appropriati per l’acquisto

Quando si acquistano relè temporizzati per sistemi industriali B2B, i responsabili degli acquisti devono prestare particolare attenzione a diverse specifiche tecniche:

• Compatibilità di tensione: Selezionare relè temporizzati multitensione in grado di funzionare su un ampio intervallo di tensioni, ad esempio da 24 V a 240 V CA/CC. Ciò riduce il numero di ricambi unici necessari in magazzino.
  
• Range di temporizzazione: scegliere relè con una vasta selezione di scale temporali. I relè DAQCN sono dotati di selettori a più range, che consentono alla stessa unità di gestire transizioni al millisecondo o intervalli di durata pari a diverse ore.
  
• Affidabilità dei contatti: assicurarsi che il relè temporizzato sia dotato di contatti di alta qualità, classificati per carichi resistivi di almeno 5 A o 10 A, per commutare in modo affidabile le bobine dei contattori senza surriscaldarsi.

Conclusione

Progettare un sistema di avviamento sequenziale che utilizza più relè temporizzati è una strategia essenziale per gestire la domanda di potenza e proteggere le infrastrutture elettriche nelle moderne fabbriche. I relè temporizzati DAQCN di alta precisione, montati su guida DIN, offrono l'affidabilità, la flessibilità e la longevità richieste dagli integratori di sistemi B2B per realizzare pannelli di controllo sequenziale robusti. Selezionando correttamente le portate dei contatti, impostando i tempi di ritardo ottimali e integrando interblocchi di sicurezza affidabili, è possibile garantire un funzionamento fluido della fabbrica e ridurre i costi energetici. Per informazioni relative all'acquisto e all'ingegneria, contattare oggi stesso DAQCN per trovare le soluzioni di controllo ideali per le vostre applicazioni.