Come impostare un relè temporizzato stella-triangolo per l’avviamento di un motore: ritardo di transizione e nozioni fondamentali sul cablaggio?

D: Come impostare un relè temporizzato stella-triangolo per l’avviamento di un motore: nozioni fondamentali su ritardo di transizione e cablaggio?

Il tempo relay determina per quanto tempo il motore accelera in configurazione stella prima che l’avviatore lo ricolleghi in configurazione triangolo. Impostare il ritardo in base alle dimensioni del motore e al carico di avviamento, lasciando al relè il compito di comandare in sequenza i contattori principale, stella e triangolo con una pausa di trasferimento integrata, che evita cortocircuiti tra fasi durante il passaggio.
1. Perché un avviatore stella-triangolo richiede un relè temporizzato
L’avviamento diretto può assorbire una corrente pari a sei-otto volte la corrente a pieno carico del motore. Nella connessione a stella ogni avvolgimento è sottoposto a circa il 58 percento della tensione di linea, quindi la corrente di linea all’avviamento scende a circa un terzo del valore dell’avviamento diretto, tipicamente due-due virgola cinque volte la corrente a pieno carico. Il compromesso riguarda la coppia, che diminuisce anch’essa a circa un terzo; pertanto il motore deve essere in grado di accelerare con coppia ridotta.
•La commutazione stella-triangolo è comune per motori di potenza approssimativamente compresa tra 5,5 e 11 kW (e oltre), laddove l’ente di fornitura o la rete dell’impianto limitino la corrente di spunto.
•Si adatta a carichi con bassa richiesta di coppia all’avviamento, come pompe centrifughe, ventilatori e macchine utensili avviate a vuoto. Carichi ad alta coppia o ad alta inerzia richiedono invece un soft starter o un altro metodo di avviamento.
•Un relè temporizzato stella-triangolo dedicato inserisce una pausa intenzionale di commutazione, tipicamente di alcune decine di millisecondi, tra l'apertura della configurazione a stella e la chiusura della configurazione a triangolo. Un semplice temporizzatore ad azione ritardata non garantisce tale pausa, quindi il circuito dei contattori richiede comunque interblocchi corretti.

2. Scegliere il periodo di avviamento a stella in base al motore e al carico
Il periodo di avviamento a stella deve essere sufficientemente lungo perché il motore raggiunga una velocità prossima a quella nominale, ma non eccessivamente lungo da far funzionare il motore a coppia ridotta più a lungo del necessario. Nella maggior parte delle installazioni si utilizza un ritardo di transizione compreso tra 3 e 30 secondi.
•Partire dalla documentazione del motore o dell'avviatore, qualora indichi un tempo di transizione raccomandato.
•Come regola empirica sul campo: i motori di piccola taglia con avviamenti leggeri, fino a circa 7,5 kW, richiedono tipicamente 4–8 secondi; i motori di media potenza che azionano pompe e ventilatori necessitano spesso di 8–15 secondi; gli avviamenti con elevata inerzia possono richiedere fino a 20–30 secondi.
•Osservare la corrente del motore durante l’avviamento. In stella, la corrente aumenta e poi diminuisce man mano che la velocità sale. Il momento ottimale per il passaggio è subito dopo che la corrente è diminuita e si è stabilizzata, indicando che il motore ha raggiunto una velocità prossima a quella di regime.
•Se il motore non riesce ad accelerare entro il ritardo massimo accettabile, il carico richiede una coppia di avviamento superiore a quella fornita dalla connessione a stella e il metodo di avviamento va riesaminato.
•Un passaggio troppo anticipato provoca un picco elevato di corrente e un brusco salto di coppia nell’istante di commutazione; un passaggio troppo tardivo lascia il motore in condizioni di bassa coppia e surriscaldamento.
•Ricontrollare sempre le impostazioni ogni volta che il carico azionato cambia, ad esempio dopo la sostituzione della girante di una pompa o una modifica al nastro trasportatore.

3. Come il relè temporizzato coordina KM1, KM2 e KM3
Nel motore standard a sei morsetti, KM1 collega l’alimentazione agli inizi dei avvolgimenti, KM3 collega tra loro i tre finali degli avvolgimenti per la fase di avviamento, mentre KM2 ricollega ciascun finale di avvolgimento al morsetto di linea della fase adiacente per la fase di funzionamento.
•La pressione del pulsante di avvio chiude contemporaneamente KM1 e KM3; il motore accelera in stella mentre il relè temporizzato conta il tempo.
•Al termine del periodo di avviamento in stella, il temporizzatore apre KM3, attende l’intervallo interno di commutazione, quindi chiude KM2 mentre KM1 rimane chiuso per il funzionamento continuo.
•KM2 e KM3 non devono mai essere chiusi contemporaneamente. Una chiusura simultanea collega i bobinaggi in configurazione cortocircuitata e provoca un cortocircuito tra fasi sull’alimentazione. Utilizzare sia gli interblocchi meccanici che quelli elettrici indicati nello schema dell’avviatore, oltre alla pausa di trasferimento del temporizzatore.
•Un comando di arresto o un intervento per sovraccarico determina lo sgancio di KM1 e KM2 e il ripristino del temporizzatore, in modo che il successivo avviamento ricominci in stella.
•Dimensionare i contattori e il relè di sovraccarico secondo le regole per avviatori stabilite nella norma IEC 60947-4-1 e nello schema dell’avviatore. Un relè di sovraccarico installato nel circuito di linea è tarato sulla corrente nominale a pieno carico riportata sulla targhetta del motore; uno installato nel ramo triangolo è tarato sulla corrente di tale ramo, comunemente pari a 0,58 volte la corrente a pieno carico.

4. Evitare lo shock di corrente al passaggio
La maggior parte dei danni in un avviamento stella-triangolo si verifica nell’istante del passaggio, se la temporizzazione o il cablaggio non sono corretti.
• Aprire sempre il contattore stella prima di chiudere quello triangolo e non chiudere mai KM2 mentre KM3 è ancora chiuso, neppure per pochi millisecondi. L’intervallo aperto breve consente al corrente di spunto di decadere completamente, così KM2 si chiude su un motore già in rotazione anziché su un cortocircuito.
• Verificare che i contatti di uscita del timer siano dimensionati per le bobine dei contattori da comandare e che la tensione di alimentazione del timer corrisponda alla tensione di controllo del quadro.
• Installare la protezione contro i cortocircuiti a monte per la corrente di esercizio triangolo del motore con un margine ragionevole, mantenendo la protezione contro il sovraccarico inserita in entrambe le modalità di avviamento.

5. Verificare la taratura del relè prima della consegna
Un controllo di cinque minuti su banco evita un avviamento fallito al primo tentativo in cantiere.
•DAQUAN offre relè stella-triangolo dedicati e relè temporizzati multifunzione per il controllo dei motori; scegliere un’unità il cui intervallo di tempo copra l’impostazione prevista, con margine di regolazione.
•Verificare lo schema funzionale stampato sul relè: l’uscita stella, l’uscita triangolo e il comportamento di commutazione devono corrispondere alla sequenza di avviamento descritta sopra.
•Alimentare il relè dalla tensione di controllo del quadro, misurare l’intervallo stella con un cronometro e verificare che il ritardo tra l’apertura della stella e la chiusura del triangolo si ripeta in ogni ciclo.
•Registrare l’impostazione finale sull’etichetta del quadro o sullo schema elettrico, affinché il personale di manutenzione possa ripristinarla dopo una sostituzione.
Per carichi particolari o condizioni di alimentazione non standard, verificare l’impostazione misurando effettivamente la corrente di spunto durante la messa in servizio, anziché basarsi esclusivamente sulla regola empirica.