Our solutions
Compressori d'aria
Solutions
Prodotti
Compressori d'aria
Apparecchiature accessorie per impianti gas medicale
Gamma di soluzioni industriali per il trattamento della condensa
Prodotti
Gamma di soluzioni industriali per il trattamento della condensa
Gamma di soluzioni industriali per il trattamento della condensa
Gamma di soluzioni industriali per il trattamento della condensa
Gamma di soluzioni industriali per il trattamento della condensa
Process Gas and Air Equipment
Utensili e Soluzioni Industriali
Solutions
Industrie nostre clienti
Utensili e Soluzioni Industriali
Industrie nostre clienti
Industrie nostre clienti
Industrie nostre clienti
Industrie nostre clienti
Industrie nostre clienti
Industrie nostre clienti
Utensili e Soluzioni Industriali
Utensili e Soluzioni Industriali
Vacuum solutions

Impianto elettrico dei sistemi di compressione

Dimensioning Compressor Installations Compressed Air Wiki Compressors

Per dimensionare e installare un compressore occorre conoscere in che modo i suoi componenti interagiscono gli uni con gli altri e quali regolazioni e forniture occorrono. Viene fornita di seguito una panoramica dei parametri di cui occorre tenere conto, in relazione all'impianto elettrico, per ottenere un'installazione di compressori che funzioni in modo soddisfacente.

Quali tipi di motori si utilizzano nelle installazioni di compressori?

Per il funzionamento dei compressori si utilizzano per lo più motori trifase a induzione a gabbia di scoiattolo. Vengono in generale impiegati motori a bassa tensione per potenze fino a 450 - 500 kW, mentre per valori superiori l'opzione migliore è costituita dai motori ad alta tensione.

La classe di protezione dei motori è disciplinata da opportune norme. Le configurazioni resistenti alla polvere e ai getti d'acqua (IP55) sono preferite ai motori aperti (IP23), che possono richiedere attività regolari di smontaggio e pulizia. In altri casi i depositi di polvere all'interno della macchina finiscono per causare surriscaldamenti e, di conseguenza, una riduzione della vita di esercizio. Poiché il contenitore del gruppo compressore fornisce una prima linea di protezione da polvere e acqua, è inoltre possibile utilizzare una classe di protezione inferiore a IP55.

Il motore, solitamente raffreddato mediante una ventola, viene selezionato per funzionare a una temperatura ambiente massima di 40 °C e a un'altitudine non superiore a 1.000 m. Alcuni produttori offrono motori di serie in grado di funzionare a una temperatura ambiente massima di 46 °C. A temperature più elevate o altitudini superiori si deve ridurre il valore nominale della potenza. Il motore viene solitamente montato mediante una flangia e collegato direttamente al compressore. La velocità viene adattata al tipo di compressore, ma in pratica si utilizzano soltanto motori a 2 o 4 poli con le rispettive velocità di 3.000 giri/min. Viene inoltre definita anche la potenza nominale del motore (a 1.500 giri/min).

Elettricità, una spina di alimentazione

La potenza nominale del motore è anche determinata dal compressore, e deve di preferenza essere quanto più prossima possibile al valore richiesto da quest'ultimo. Un motore sovradimensionato è più costoso, richiede una corrente di avviamento inutilmente elevata, richiede fusibili più grandi, ha un basso fattore di potenza e fornisce un'efficienza leggermente inferiore. Un motore sottodimensionato per l'installazione in cui viene utilizzato viene ben presto sovraccaricato ed è quindi a rischio di guasti.

Quando si seleziona un motore è opportuno includere fra i parametri di cui tenere conto anche il metodo di avviamento. In caso di avviamento stella-triangolo, il motore viene avviato con una corrente pari soltanto a un terzo della sua coppia normale di spunto. Un confronto fra le curve di coppia del motore e del compressore può pertanto risultare utile per garantire avviamenti corretti del compressore.

I tre metodi distinti di avviamento dei motori

I metodi più diffusi per avviare un motore sono l'avviamento diretto, quello stella/triangolo e l'avvio progressivo. L'avviamento diretto è semplice, e richiede soltanto un contattore e una protezione dai sovraccarichi. Esso presenta tuttavia un duplice svantaggio, vale a dire una corrente di avviamento elevata, pari a 6 - 10 volte quella nominale del motore, e una coppia di avviamento elevata, in grado ad esempio di danneggiare alberi e raccordi. L'avviamento stella/triangolo viene utilizzato per limitare la corrente di spunto. Il motorino di avviamento è costituito da tre contattori, una protezione contro i sovraccarichi e un temporizzatore. Il motore viene avviato con il collegamento a stella e dopo un tempo prestabilito (quando la velocità ha raggiunto il 90% del valore nominale) il temporizzatore commuta i contattori in modo che il motore sia collegato nella configurazione a triangolo, vale a dire la modalità operativa.

L'avviamento stella/triangolo riduce la corrente di avviamento a circa 1/3 rispetto a quella di avviamento diretto. Anche la coppia di avviamento, tuttavia, si riduce contestualmente a 1/3. La coppia di avviamento relativamente bassa richiede un basso carico del motore durante la fase di avviamento, in modo da consentirgli di raggiungere virtualmente la sua velocità nominale prima di passare al collegamento a triangolo. Se la velocità è troppo bassa, quando si passa a tale collegamento viene generato un picco di corrente/coppia di ampiezza paragonabile a quello dell'avviamento diretto.

L'avvio progressivo (o graduale), una possibile alternativa al metodo di avviamento stella/triangolo, utilizza un motorino di avviamento costituito da semiconduttori (interruttori di potenza del tipo IGBT) invece dei contattori meccanici. L'avviamento è graduale e la corrente di spunto è limitata a circa il triplo di quella nominale.

Nella maggior parte dei casi, i motorini necessari per l'avviamento diretto e quello stella/triangolo sono integrati nei compressori. Negli impianti con un compressore di grandi dimensioni, le unità possono essere collocate separatamente nel quadro di comando a causa dei requisiti di spazio, dello sviluppo di calore e dell'accesso per l'assistenza. I motorini per l'avvio progressivo vengono in genere collocati in posizione separata, accanto al compressore, a causa dell'irraggiamento termico, ma possono essere integrati nel gruppo compressore a condizione che sia garantita la presenza di un sistema di raffreddamento. Le attrezzature di avviamento dei compressori alimentati ad alta tensione si trovano sempre in un armadio elettrico separato.

Tensione di controllo

controllo della tensione delle installazioni di compressori

Ai compressori non è in genere collegata alcuna tensione di controllo separata, in quanto nella maggior parte dei casi essi dispongono di un trasformatore di controllo integrato. Il lato primario del trasformatore è collegato all'alimentazione elettrica del compressore. Questa configurazione assicura un funzionamento più affidabile. In caso di disturbi dell'alimentazione, il compressore viene arrestato immediatamente, e ne viene impedito il riavvio. È opportuno utilizzare questa funzione, con un'unica tensione di controllo fornita internamente, nelle situazioni in cui il motorino di avviamento si trova a una certa distanza dal compressore.

Protezione dai cortocircuiti

La protezione dai cortocircuiti, situata su uno dei punti di inizio dei cavi, può includere fusibili o un interruttore automatico. Indipendentemente dalla soluzione selezionata, se è adattato correttamente al sistema, il dispositivo fornisce il livello corretto di protezione. Entrambi i metodi presentano vantaggi e svantaggi. I fusibili sono ben conosciuti e funzionano meglio di un interruttore automatico per correnti di cortocircuito elevate, ma non creano una separazione totalmente isolante e hanno tempi di intervento lunghi in caso di piccole correnti di guasto. Un interruttore automatico crea rapidamente una separazione totalmente isolante anche in caso di correnti di guasto ridotte, ma richiede più lavoro durante la fase di pianificazione rispetto ai fusibili. Il dimensionamento della protezione dai cortocircuiti si basa sui carichi previsti, ma anche sulle limitazioni dell'unità di avviamento.

Per la protezione dai cortocircuiti del motorino di avviamento, vedere la norma IEC 60947-4-1, Tipo 1 e Tipo 2, della Commissione elettrotecnica internazionale (IEC, International Electrotechnical Commission). La scelta fra il Tipo 1 o 2 dipende dal modo in cui un eventuale cortocircuito influisce sul motorino di avviamento.

Tipo 1: "… in condizioni di cortocircuito, il contattore o il motorino di avviamento non dovranno creare alcun pericolo per le persone o l'installazione, e potranno non essere idonei per l'ulteriore utilizzo senza la riparazione e la sostituzione di componenti".

Tipo 2: "… in condizioni di cortocircuito, il contattore o il motorino di avviamento non dovranno creare alcun pericolo per le persone o l'installazione, e dovranno essere idonei per l'ulteriore utilizzo. Viene riconosciuto il rischio di una lieve saldatura dei contattori, e in tal caso il fabbricante dovrà indicare le misure di manutenzione …"

Cavi

Secondo le disposizioni della norma, i cavi devono "essere dimensionati in modo da non raggiungere temperature eccessive durante il funzionamento normale e non devono subire danni termici o meccanici dovuti a un cortocircuito elettrico". Il dimensionamento e la scelta dei cavi si basano sul carico, sulla caduta di tensione consentita, sul metodo di instradamento (su rack, a parete e così via) e sulla temperatura ambiente. È ad esempio possibile utilizzare opportuni fusibili per proteggere i cavi sia dai cortocircuiti, sia dai sovraccarichi. Per le operazioni del motore si utilizzano una protezione dai cortocircuiti (ad esempio dei fusibili) e una separata contro i sovraccarichi (di solito la protezione del motore inclusa nel motorino di avviamento).

La protezione dai sovraccarichi salvaguarda il motore e i suoi cavi intervenendo e isolando il motorino di avviamento quando la corrente di carico supera un valore prestabilito. La protezione dai cortocircuiti salvaguarda il motorino di avviamento, la protezione dai sovraccarichi e i cavi. Il dimensionamento tenendo conto del carico è definito nella norma IEC 60364-5-52. Nel dimensionare i cavi e la protezione dai cortocircuiti si deve tenere presente un ulteriore parametro, vale a dire la "condizione di intervento", in base alla quale l'impianto deve essere progettato in modo che un cortocircuito in qualunque punto dell'installazione causi un'interruzione rapida e sicura. Il rispetto o meno della condizione è determinato fra l'altro dalla protezione dai cortocircuiti, dalla lunghezza dei cavi e dalla loro sezione.

Compensazione di fase per i trasformatori soggetti a carichi gravosi

Il motore elettrico non assorbe soltanto potenza attiva, convertibile in lavoro meccanico, ma anche potenza reattiva, necessaria per la sua magnetizzazione. La potenza reattiva costituisce un carico per i cavi e il trasformatore. La relazione fra la potenza attiva e quella reattiva è determinata dal fattore di potenza cos φ, compreso di solito fra 0,7 e 0,9; il valore inferiore si riferisce ai motori piccoli.

Il fattore di potenza può essere innalzato fino quasi a 1 generando la potenza reattiva direttamente con la macchina tramite un condensatore. Tale accorgimento riduce la necessità di assorbire la potenza reattiva dalla rete. Il motivo all'origine della compensazione di fase risiede nel fatto che il fornitore dell'energia elettrica può addebitare un costo per il prelievo di potenza reattiva al di sopra di un livello prestabilito, e che occorre scaricare i trasformatori e i cavi soggetti a carichi gravosi.

Scopri di seguito ulteriori informazioni sul processo di installazione dei sistemi di compressione.

Articoli correlati

Dimensionamento delle installazioni di compressori

Quando si dimensiona un'installazione per aria compressa occorre prendere una serie di decisioni affinché risponda a varie esigenze, assicuri la massima economia di esercizio e sia predisposta per un'eventuale espansione futura. Scopri ulteriori informazioni.

Installazione di un compressore

L'installazione di un sistema di compressione è più facile rispetto al passato. Occorre tuttavia tenere ancora presenti alcuni aspetti associati soprattutto all'ubicazione del compressore e all'allestimento del locale che lo ospita. Scopri qui ulteriori informazioni.

Il motore elettrico

Scopri le nozioni di base sui motori elettrici e sul modo in cui si integrano nei compressori dell'aria allo stato dell'arte.