Abstract

A disposizione della community un programma che consente di stabilire le caratteristiche del motore asincrono e dei componenti elettrici relativi, a partire dagli elementi che definiscono l'azionamento meccanico.

Il programma

Questo programma, realizzato impiegando il foglio elettronico (Excel), consente in forma semplice, di definire, almeno in prima approssimazione, le caratteristiche del motore asincrono trifase da impiegare a seconda del tipo di carico meccanico da azionare.

Vengono evidenziati tre casi a seconda della dinamica prevista, tra questi abbiamo poi più possibilità di scelta:

Indice

Primo foglio

• Caso generale del carico con coppia, velocità e momento d’inerzia e dinamica dell’azionamento lenta (sono presenti due casi uguali per poter mettere a confronto i risultati);

• Movimentazione piana di masse con via a rulli e riduttore;

• Movimentazione di masse su ruote (spostamento in piano);

• Sollevamento di masse con puleggia, fune e riduttore di velocità;

• Sollevamento liquidi con elettropompe centrifughe;

• Compressione aria, con compressori a pistoni fino a 8 BAR;

• Convogliare aeriformi a mezzo ventilatori centrifughi o elicoidali;

Secondo foglio

• Caso di azionamento meccanico con dinamica media e alta, presenza di riduttore meccanico;

• Caso di azionamento con variazione di velocità a mezzo di inverter di tipo scalare;

Terzo foglio

• Azionamento con cilindri oleodinamici, definizione delle caratteristiche ottimali.

Per ogni caso, il programma consente di risalire alle caratteristiche del motore e realizza il dimensionamento elettrico dei componenti il circuito di alimentazione, il programma è strutturato in parti da eseguire progressivamente:

1. Dati d’ingresso e calcoli;

2. Caratteristiche del motore asincrono;

3. Scelta del teleruttore, della termica e del fusibile aM

4. Caratteristiche del cavo di alimentazione;

5. Trasformatore;

6. Interruttore.

Come si usano

Nella sezione Dati d’ingresso e calcoli possiamo di inserire mediante pulsanti i dati del problema, il programma calcola il valore della potenza meccanica necessaria, dal data base allegato stabilisce la potenza nominale del motore Pn [kW], la velocità di sincronismo n1 [giri/min] e il numero di poli. Il valore massimo di potenza dei motori arriva a 90 kW, con numero di poli p = 4.

Nelle Caratteristiche del motore asincrono oltre alla potenza nominale il programma riporta tutti gli altri elementi del motore prescelto. Il motore presenta un collegamento delle fasi dello statore a triangolo, classe di isolamento E e F, rotore a gabbia e barre profonde e avviamento diretto a piena tensione:

• Motore utilizzato e potenza resa, Pn [kW] ;

• Rendimento nominale [%] ;

• Fattore di potenza ;

• Scorrimento percentuale, s% [%] ;

• Potenza assorbita, Pass [kW] ;

• Corrente nominale, I [A] ;

• Corrente di spunto, IS [A] ;

• Velocità effettiva, n2 [giri/min] ;

• Coppia nominale, Cn [N*m] ;

• Coppia di spunto, CS [N*m] ;

• Coppia massima, CMAX [N*m] ;

• Rapporto tra le coppie in percentuale, Cc/Cn % [%] ;

• Momento d’inerzia del motore, jm [Kg*m2] ;

• Monento d’inerzia totale, jt = jc + jm [Kg*m2] ;

• Tempo di avviamento motore, tavv [sec].

Scelta del teleruttore, della termica e del fusibile aM

• Corrente assorbita = Calibro teleruttore, I1 [A] ;

• Corrente nominale del fusibile aM, If [A] ;

• Campo di regolazione della termica [A].

Nella sezione Caratteristiche del cavo di alimentazione, inserendo i dati della lunghezza e della caduta di tensione percentuale massima ammessa ΔV% max, che si intende utilizzare, il programma sceglie la sezione del cavo (S1), definisce la sua portata Iz, calcola i parametri R X e Z, la ΔV% e la ΔP% . Inoltre visualizza la possibilità di due eventuali ricalcoli nel caso in cui il ΔV1% sia maggiore della ΔV% max impostata nei dati d’ingresso, come illustra il seguente esempio. Per evidenziare il ricalcalo la casella relativa alla ΔV1% di colora di rosso segnalando un errore.

excel5.JPG

Nella sezione dedicata al Trasformatore possiamo impostare, tramite pulsanti riportati a lato come illustra la figura, i vari parametri del trasformatore immaginando che lo stesso alimenti tutti i carichi del foglio che si utilizza: il Kc (fattore di contemporaneità dei carichi), il tipo di trasformatore (in olio, in olio a basse perdite, oppure in resina) e la Icc trifase, l’operatore ha la possibilità di stabilire il valore della corrente di corto circuito trifase, se il valore della corrente risulta minore di quella effettiva, la casella si colora di rosso consigliandoti di aumentare il valore. Da questi dati il programma riporta la S totale, la Sn del trasformatore e suggerisce il valore della potenza di contratto.

Nella sezione relativa all’ Interruttore sono presenti tutti i dati riguardanti le caratteristiche dell’interruttore generale. Impostando il valore K ( ad es.74= Alluminio e PVC, 87=Alluminio e EPR, XLPE, 115=Rame, giunzioni a stagno o Rame e PVC, 135=Rame e gomma butilica, 143=Rame e EPR, XLPE) e scegliendo la casa costruttrice (ABB, NMG o TICINO), il programma ci fornisce i dati inerenti al tipo di interruttore consigliatoci: il modello (ad es. ABB S1125B+r, relè fisso), la sua corrente di taratura (I max), il potere di interruzione e il potere di chiusura. Anche in questo caso, se necessario, abbiamo la possibilità di evidenziare due ricalcali.

Considerazioni finali.

Il programma può venir impiegato nell’azione didattica per evidenziare lo stretto legame tra problematiche di tipo meccanico con quelle di tipo elettrico ed elettronico (inverter), obbliga l’allievo a utilizzare le conoscenze acquisite in discipline diverse, cosa non sempre molto semplice da realizzare.

In ogni caso ogni proposta che consentirà al sottoscritto e ai suoi studenti di migliorarne il contenuto, sarà gradita e presa in seria considerazione anche in previsione di nuove realizzazioni nello stesso settore.

Il lavoro può presentare errori, imprecisioni e lacune, il sottoscritto non si assume responsabilità, che non siano quelle derivate da utilizzazione esclusivamente didattica e mette in guardia chi non conoscendo a fondo le problematiche progettuali nel settore meccanico ed elettrico, faccia uso improprio dei risultati ottenuti.

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Scelta motori asincroni per azionamenti