Avviamento del motore elettrico: quanto incide sul prezzo?

di | ottobre 14, 2018

Avviamento del motore elettrico

L’avviamento del motore elettrico di un ventilatore può essere fonte di numerose rogne.

Mi capita infatti di essere contattato sul mio blog o sulle chat dei vari social da chi ha installato un ventilatore e non riesce a farlo partire.

Ad ogni tentativo di avviamento del motore le protezioni intervengono e la ventola non si avvia.

In tutti i casi che mi sono trovato a risolvere, il problema era legato o ad una scelta errata del motore (che era sottodimensionato) o ad un metodo di avviamento non corretto.

Soprattutto con i ventilatori ad alta pressione, che hanno grandi inerzie, spesso si sceglie il fornitore che ha un costo (apparente) più basso, dovuto ad una taglia del motore installato decisamente minore.

Serena Cosaro esperta di motori elettriciIl motore elettrico è dimensionato in questi casi per poter funzionare nelle condizioni di lavoro. Ma durante la fase di avviamento, a causa dell’inerzia della ventola, viene richiesta una corrente molto più alta che fa intervenire le protezioni.

Ho quindi chiesto a Serena Cosaro, amica ed esperta in motori elettrici, di darmi una mano a spiegare come scegliere correttamente sia la taglia del motore che il tipo di avviamento da utilizzare per evitare problemi.

Quindi mi zittisco e lascio la parola a lei.

Avviamento economia vs Avviamento ingegneria. La sua importanza.

In ECONOMIA l’avviamento è considerato una essenziale qualità dell’Azienda, sul quale incidono numerosi fattori: dalla clientela all’organizzazione aziendale, dalla sua ubicazione all’abilità gestionale dell’imprenditore.

Possiamo trovare un’analogia con l’avviamento di un motore elettrico?

Concettualmente sì.

Motiviamo questa affermazione ponendoci una domanda:

L’avviamento del mio motore elettrico ha rilevanza economica?

Ci sono diversi metodi capaci di ridurre la corrente di avviamento. Per quale motivo?

Ora risponderemo a questa domanda, ma prima definiamo L’AVVIAMENTO IN INGEGNERIA basandoci sulla definizione economica sopra – citata:

In INGEGNERIA l’avviamento è considerato una essenziale qualità del motore elettrico, sul quale incidono numerosi fattori: dalla rete di alimentazione alla componentistica del motore, dalla potenza all’abilità decisionale del costruttore dell’Impianto di definire il motore necessario per il funzionamento dello stesso.

Economia ed Ingegneria sono, dunque, discipline che interagiscono sia concettualmente sia materialmente tra loro.

Questo articolo vuole rispondere alla domanda: “Che vantaggio ha usare il corretto avviamento del motore elettrico?”.

Ti dicono che per limitare la corrente di assorbimento esistono diversi tipi di avviamento, ma “CHE VANTAGGIO HA…”, in termini economici, l’utilizzo di un avviamento rispetto ad un altro?

In che termini, le diverse tipologie di avviamento, incidono sul costo del mio motore elettrico (ad esempio sulla manutenzione del motore elettrico ) ?

Perché, fino a qualche decennio fa, era la Cina a rappresentare il fulcro della concorrenza sleale, mentre oggi possiamo dire di essere entrati in una fase diversa?

La concezione Plautonica “Homo homini lupus” può riassumere ciò che nel tempo odierno sta accadendo. Letteralmente significa “L’uomo è lupo per l’altro uomo”, nel nostro caso: “Uomo” = “Azienda Nazionale”.

Concezione astratta che si riferisce ad una cultura prettamente occidentale in cui vi sarebbe nell’Uomo (Azienda Nazionale) l’istinto di sopraffare il proprio simile.

Ecco perché delle volte ci chiediamo:

Perché così tanta differenza di prezzo tra il mio motore elettrico e quello del mio concorrente?”.

Piccole oscillazioni di prezzo sono giustificate PER UN MOTORE ELETTRICO CON MEDESIME CARATTERISTICHE ma ATTENZIONE, dunque, alle informazioni tecniche!

Sale l’acquolina, per un imprenditore o per l’Ufficio Acquisti di un’Azienda, quando un prezzo è inferiore del più del 30% di quello offerto da un altro fornitore.

In pochi (pressoché nessuno) si chiedono il motivo. Si fidelizzano al fornitore con prezzo inferiore, molto spesso senza più voler valutare altre offerte…

…MA SEI SICURO DI AVER FATTO LA SCELTA PIÙ GIUSTA?

La risposta la daremo a fine articolo.

Ora diamo lucidazioni in merito ai vantaggi di ciascun tipo di avviamento:

  1. AVVIAMENTO DIRETTO
  2. AVVIAMENTO STELLA – TRIANGOLO

Avviamento diretto del motore elettrico

L’avviamento diretto dei motori trifasi asincroni è il tipo di avviamento più semplice ed utilizzato nella prassi. Con tale tipologia di avviamento il motore viene avviato a tensione piena e, dunque, con valori di coppia motrice e correnti di avviamento pieni. Quindi, è l’unico tipo di avviamento che si può realizzare con macchinari che richiedono elevate coppie motrici allo spunto.

UTILIZZO: In generale, si adotta per motori di piccola potenza che raggiungono in breve tempo la velocità di regime.

CHE VANTAGGIO HA?: Le caratteristiche che rendono vantaggiosa tale tipologia di avviamento sono rappresentate essenzialmente dai minori costi dovuti ad una maggiore semplicità costruttiva (per la sua realizzazione, infatti, serve un solo contattore di linea) e dalla minor manutenzione che ne deriva (unica operazione eventualmente necessaria è la sostituzione del contattore nell’eventualità di guasto).

Oltre ai vantaggi economici vi è un vantaggio tecnico: ELEVATA COPPIA MOTRICE DI AVVIAMENTO.

LIMITI: La corrente elevata assorbita dal rotore allo spunto e l’elevato valore della corrente richiesta dallo statore alla rete di alimentazione, seppure sono dal motore sopportabili, creano comunque cadute di tensione. Conseguenza = disturbi sulla rete stessa.

SVANTAGGI: Con tale tipologia di avviamento la corrente non viene minimamente limitata.

Avviamento Stella – Triangolo del motore elettrico

UTILIZZO: quasi sempre l’avviamento stella – triangolo è quello più utilizzato nei motori elettrici destinati ad impianti di ventilazione o aspirazione, dando la possibilità di gestire il tempo del passaggio del collegamento da stella a triangolo.

Perché la scelta di questo tipo di avviamento a scapito della tipologia precedente?

Quando la corrente di spunto è troppo elevata e costituisce un problema insormontabile per l’avviamento di tipo diretto, si necessita il ricorso a sistemi di avviamento a tensione ridotta. In tal modo la corrente viene proporzionalmente ridotta ma, per contro, verrà ridotta in modo quadratico, la coppia motrice.

CHE VANTAGGIO HA?: I vantaggi dell’avviamento stella – triangolo consistono in una maggiore semplicità costruttiva e in un minor costo se lo si paragona agli altri tipi di avviamenti a tensione ridotta; inoltre, limita la corrente di avviamento a valori estremamente bassi.

SVANTAGGI: Per contro si palesano diversi svantaggi.

Dall’utilizzo di 3 contattori ad un maggior costo cavi.

Il costo dei cavi aumenta perché vengono portati due cavi tripolari al motore.

Altro svantaggio è dato dall’impossibilità di scelta delle caratteristiche di avviamento, in quanto i parametri sono definiti a monte e non possono essere regolati successivamente.

Ulteriore accezione negativa ricade nella nascita di problemi, in termini di picchi di corrente, durante la commutazione da stella a triangolo.

Nel passaggio da stella a triangolo, infatti, insorgono due tipologie di problemi:

    1. si potrebbe verificare un cortocircuito tra “contattore di triangolo” che sta per chiudersi e “contattore di stella” che sta per aprirsi ma attraverso il quale potrebbe circolare ancora della corrente tramite l’arco di apertura.
    2. L’eccessiva rapidità di passaggio provoca un cortocircuito attraverso l’arco dei contatti. Sono necessarie, allora, delle protezioni da corto e la macchina verrà messa fuori servizio. C’è il rischio di danneggiamento dei contattori.

Come puoi RISOLVERE questo problema?
L’ausilio di un blocco meccanico o di un temporizzatore con pausa di commutazione (prima di commutare in triangolo, il temporizzatore attende un tempo predefinito, solitamente 50ms, sufficiente per far estinguere l’arco elettrico sul contattore di stella in fase di apertura).

Vi è poi un ulteriore problema.

Quando avviene il passaggio stella – triangolo, il motore subisce un’improvvisa accelerazione che ha come conseguenza l’insorgere di picchi di corrente.

Poniamo l’esempio in cui si dovesse realizzare la commutazione in un punto ancora lontano da quello in cui il motore raggiunge la sua velocità nominale di stella.

I picchi potrebbero risultare di intensità notevole, tanto da poter far intervenire le protezioni contro il corto o da incollare i contatti dei contattori di stella e/o triangolo.

“Quindi devo attendere tanto tempo per la commutazione?”

NO! Altrimenti, in questo modo, si creerebbe un sovraccarico del contattore di stella.

Questi sono motivi necessari, non trascurabili, per la progettazione di tale tipologia di sistema di avviamento; nello specifico la scelta del tempo di commutazione deve risultare preciso.

LIMITI DI AVVIATORE STELLA – TRIANGOLO: utilizzazione solo per macchine operatrici con bassa coppia resistente o che si avviano a vuoto. (per es. quando si avviano pompe o ventilatori).

I contattori, in tale avviamento, vengono scelti per una portata pari ad almeno il 58% del v.n. (valore nominale) per quanto riguarda la linea e il triangolo, al 33% per la stella (tempi avviamento 20s).

Per tempi di avviamento del motore superiori consulta le tabelle di scelta dei costruttori.

Cerchiamo di trarre delle conclusioni.

1. La scelta dell’avviamento ha una ricaduta sul PREZZO FINALE del motore elettrico?

La decisione di una tipologia di avviamento rispetto ad un’altra, dunque, ha rilevanza economica.

avviamento motore elettrico distribuzione dei costi

Consumo energia elettrica (98,4%)

Manutenzione (0,3%)

Acquisto (1,3%)

(Dal “reference document on BAT for ENERGY EFFIECIENCY, 2009 – European Commission)

Da tale grafico possiamo dedurre che i motori elettrici hanno un costo di esercizio, nel ciclo di vita, che per il 98% è determinato dai costi dell’energia.

Un esempio riguarda i motori elettrici spesso sovradimensionati rispetto al carico di lavoro.

Solitamente queste macchine operano al 60% del carico nominale e, quindi, con rese on ottimali.

Sotto il 30 – 40% del carico, il rendimento cade bruscamente, COMPORTANDO COSTI DI ESERCIZIO SUPERIORI.

Il tema del “risparmio energetico” è il giusto occhio con cui osservare l’assorbimento di potenza dei propri dispositivi elettrici.

Lo scopo è quello di monitorare i consumi e controllare la spesa relativa alla componente energia. Quindi, saper calcolare l’assorbimento di un apparecchio elettrico è fondamentale.

Esempio:

A differenza dell’avviamento diretto, quello stella – triangolo ha il difetto di poter raggiungere un elevato picco di corrente.

L’avviamento “Soft-starter” (a tensione ridotta), invece, è un metodo molto più economico risetto all’impiego di un inverter, ma consente variazioni di velocità molto limitate.

2. Sei sicuro che la scelta più giusta sia il motore a prezzo più basso?

In sostanza, il PREZZO FINALE del motore elettrico è di certo dovuto alla sua componentistica.

Se però parliamo di COSTO del motore elettrico bisogna necessariamente fare riferimento non meramente all’atto di compra – vendita, ma esaminare i fattori che maggiormente influenzano la VITA UTILE del motore elettrico.

Il costo della sua UTILITÀ deve essere presente nel prezzo di acquisto dello stesso.

Il mio motore elettrico può offrirti un’utilità più o meno vantaggiosa che dipende, in maggior percentuale, dalla valutazione della componentistica sia dei materiali sia meccanica dello stesso.

Se il motore elettrico che un fornitore ti offre costa X, mentre un altro ti offre un motore elettrico che costa 2 volte X…CHIEDITI IL MOTIVO!

Non sempre chi ti offre il motore a prezzo più alto vuole prendersi gioco di te!

Richiedi sempre informazioni tecniche specifiche per avere il giusto raffronto.

Solo così puoi capire se stai confrontando il MEDESIMO MOTORE ELETTRICO. (per aiutarti a comprendere i vari componenti di un motore elettrico, puoi guardare questo esploso che ho creato per te.)

Ti posso dare dei consigli?

ESIGI la quotazione del motore elettrico con le specifiche che il tuo ambiente di lavoro ha (es. Ventilatori esterni agli edifici o posizionati fuori dai forni hanno temperature ambientali completamente diverse).

ESIGI dal tuo fornitore la componentistica, l’efficienza, la nazionalità di provenienza, i materiali, caratteristiche tecniche e protezioni, temperatura di funzionamento, accessori.

Questo per dare una valutazione giusta dello STESSO MOTORE.

L’utilizzo di scarsi materiali o di accessori non applicati nei motori elettrici e, quindi, trascurati (es. utilizzo scaldiglie per ambienti umidi e a basse temperature; cuscinetti 2Z C3 appositi per alte temperature; avvolgimenti tropicalizzati; scudi in ghisa) certamente abbassano di molto il prezzo…

…Ma vale il prezzo di un fermo macchina?

…ma vale il prezzo di un ricambio del motore ad un solo anno di vita?

…ma vale il prezzo di perdere un vostro cliente?

Fai le tue valutazioni!

Sono disponibile per darti un consiglio su quelle che devono essere le caratteristiche del tuo motore elettrico in relazione ai tuoi impianti e ambienti di lavoro.

Scrivimi pure sul mio profilo di Linkedin  o compila il modulo di contatto che trovi a questa pagina.

Ora ti è più chiaro perché ho chiesto a Serena di parlarti dell’avviamento del motore elettrico?

La taglia del motore elettrico da installare su un ventilatore, dipende certamente dalla potenza assorbita dalla ventole.

Ma non è questo l’unico parametro che devi guardare.

Come detto all’inizio, per certi ventilatori è più determinante la coppia richiesta per l’avviamento del motore elettrico piuttosto che la potenza assorbita in esercizio.

Se poi il tuo impianto lavora a temperature più alte rispetto a quelle ambiente, devi considerare la potenza massima assorbita come ti mostro in questo articolo.

Prima di salutarti voglio quindi lasciarti un prezioso consiglio che ti salverà da grossi problemi con l’avviamento del motore elettrico.

Quando due diversi fornitori ti propongono potenze installate diverse per i loro ventilatori, DIFFIDA da chi ti sta proponendo il motore elettrico più piccolo. (e quindi più economico)

Se sceglierai il prezzo più basso, poi non ti lamentare se davanti al tuo cliente fai una figuraccia quando NON riesci ad avviare il motore.

Mai più guasti improvvisi!

Il Signore delle Ventole

 

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