Stern-Triangolo-Motore: Così eviti picchi di corrente all’avvio e danni al motore!

Tutto ciò che le aziende produttrici devono sapere sul collegamento a stella-triangolo – dalla corretta configurazione alla risoluzione dei problemi.

Quando un motore viene accesa in stella e quando in triangolo durante l’avvio a stella-triangolo?

Ein motore stella triangolo parte sempre prima in Configurazione a stella, per ridurre la corrente di avviamento. Dopo aver raggiunto circa 80-90% della velocità nominale viene commutato nella configurazione a triangolo per il funzionamento normale.

Qual è il principale vantaggio del collegamento a stella-triangolo?

Il principale vantaggio è la riduzione della corrente di avviamento a circa un terzo (circa 33%) del valore di un avviamento diretto. Questo protegge il motore stella triangolo, la rete elettrica e i componenti meccanici dell’impianto.

Quali sono gli svantaggi del collegamento a stella-triangolo?

Gli svantaggi principali sono un momento di avviamento ridotto (solo circa un terzo del momento di avviamento diretto) e il rischio di picchi di corrente di commutazione durante la transizione da stella a triangolo, se il collegamento non è progettato in modo ottimale.

Come funziona la commutazione da stella a triangolo in un motore stella triangolo?

Dopo che il motore stella triangolo è partito in configurazione a stella, il contattore della stella si apre. Dopo una breve pausa senza corrente (tipicamente 50 ms) il contattore del triangolo si chiude, permettendo al motore di continuare a funzionare in configurazione a triangolo.

Quali motori sono adatti per l’avviamento a stella-triangolo?

Sono adatti i motori trifase progettati per la tensione di rete in configurazione a triangolo (ad esempio, un motore con la specifica 400VΔ/690VY per funzionare su una rete a 400V) e i cui sei estremità di avvolgimento sono accessibili esternamente. La macchina azionata deve anche essere in grado di avviarsi in modo sicuro con il momento ridotto.

Cosa succede in caso di cablaggio errato di un collegamento a stella-triangolo?

Un cablaggio errato, in particolare la mancata considerazione della cosiddetta “commutazione preferenziale”, può portare a picchi di corrente di commutazione significativamente più elevati. Questi possono attivare organi di protezione o danneggiare componenti del motore stella triangolo e del circuito.

Ci sono alternative moderne al collegamento a stella-triangolo per un motore stella triangolo?

Sì, le alternative moderne sono Avviatori morbidi (softstarter) und Inverter di frequenza (VFD). Queste offrono spesso un avvio più morbido, migliori possibilità di regolazione e possono evitare completamente i picchi di corrente di commutazione tipici. motore stella triangolo Come vengono dimensionati i contattori in un collegamento a stella-triangolo per un motore stella triangolo?

Wie werden die Schütze in einer Stern-Dreieck-Schaltung für einen stern dreieck motor dimensioniert?

Il contattore di rete e quello del triangolo, insieme al relè di sovraccarico, vengono tipicamente dimensionati a circa 58% della corrente nominale del motore. des motore stella triangolo Il contattore della stella viene dimensionato a circa 33% della corrente nominale del motore .

Il collegamento a stella-triangolo riduce la corrente di avviamento di un motore stella triangolo a circa 30-35% del valore di un avviamento diretto, riducendo così il carico sulla rete e sulla meccanica, ma è principalmente adatto per applicazioni con basso momento di avviamento adatto.

Critico nel motore stella triangolo sono eventuali picchi di corrente di commutazione; una corretta “commutazione preferenziale” e una pausa di commutazione di almeno 50 ms sono fondamentali per minimizzarli e garantire un funzionamento sicuro.

Alternative moderne come avviatori morbidi o inverter di frequenza offrono spesso proprietà di avviamento e possibilità di regolazione superiori per i motori. Gli inverter di frequenza possono, ad esempio, ottenere risparmi energetici fino al 70% in applicazioni come pompe e ventilatori.Scopri come ridurre la corrente di avviamento dei tuoi motori con il collegamento a stella-triangolo, quali punti critici considerare durante l’installazione e quali alternative moderne ci sono.

Il collegamento a stella-triangolo è un metodo collaudato per limitare la corrente di avviamento dei motori trifase. Ma quando è la scelta giusta e quali fonti di errore esistono nei dettagli? ATEK Drive Solutions ti mostra su cosa concentrare l’attenzione. Hai bisogno di una soluzione di azionamento personalizzata? [contattaci](href=”/contact”)!

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Cos’è un avvio a stella-triangolo?

Il collegamento a stella-triangolo è un metodo consolidato per ridurre elevati correnti di avviamento in motori trifase potenti. Un motore stella triangolo avvia inizialmente in configurazione a stella con tensione ridotta, prima di essere commutato in configurazione a triangolo per il funzionamento normale. Un motore da 30 kW, configurato come motore stella triangolo riduce così la sua corrente di avviamento da circa 300A a circa 100A.

Perché viene utilizzato il collegamento a stella-triangolo?

L’obiettivo principale del collegamento a stella-triangolo per un motore stella triangolo è ridurre la corrente di avviamento a circa un terzo del valore che si verificherebbe con un avviamento diretto. Questa riduzione della corrente protegge il motore stella triangolo stesso, la rete elettrica e i componenti meccanici dell’impianto. Le compagnie elettriche (ad esempio, EnBW) spesso richiedono il rispetto di specifici limiti per le correnti di avviamento.

Aree di applicazione del collegamento a stella-triangolo

Il collegamento a stella-triangolo è ideale per macchine azionate da un motore stella triangolo motore e che non richiedono subito il pieno momento di avviamento. Le aree di applicazione tipiche per un motore stella triangolo sono azionamenti con basso momento di avviamento o quelli che possono avviarsi sotto carico ridotto, come ad esempio ventilatori, pompe o determinate macchine utensili. Un esempio sarebbe un ventilatore da 15 kW, che motore stella triangolo si avvia dolcemente. La nostra tecnologia di azionamento offre soluzioni adatte per questo.Funzionamento e struttura del collegamento a stella-triangolo per il motore stella triangolo

La configurazione a stella (Y) e la configurazione a triangolo (Δ)

La riduzione della tensione all’avvio di un motore stella triangolo è ottenuta mediante il diverso collegamento degli avvolgimenti del motore. Nella configurazione a stella (Y), ogni avvolgimento del motore stella triangolo riceve la cosiddetta tensione di fase, che corrisponde alla tensione di rete divisa per √3. Su una rete a 400V, ciò significa che ogni avvolgimento del motore riceve circa 230V, il che riduce il flusso di corrente. Maggiori informazioni sulla struttura di base si possono trovare sotto motore trifase.

• Nella configurazione a stella (Y), ogni avvolgimento del motore di un motore stella triangolo riceve una tensione ridotta (tensione di fase = tensione di rete/√3).
• Ciò porta a una riduzione della corrente di avviamento e del momento di avviamento del motore stella triangolo a circa 1/3 dei valori di un avviamento diretto.
• Ein motore stella triangolo deve essere progettato per la tensione di rete in configurazione a triangolo e la tensione √3 in configurazione a stella (ad esempio, un motore con la specifica 400VΔ/690VY per funzionare su una rete a 400V).
• Il circuito per un motore stella triangolo richiede tipicamente tre contattori: un contattore di rete (K1), un contattore di stella (K3) e un contattore di triangolo (K2).
• Un relè temporizzato controlla la sequenza di commutazione dalla fase di avviamento a stella (K1+K3 attivo) al funzionamento a triangolo (K1+K2 attivo) del motore stella triangolo.
• La commutazione avviene tipicamente quando il motore stella triangolo raggiunge il 80-90% della sua velocità nominale, dopo una breve pausa senza corrente per evitare cortocircuiti.

Relazioni di tensione e corrente nella configurazione a stella e triangolo

Il minore flusso di corrente durante il motore stella triangolo si verifica solo durante la fase di avviamento a stella. La corrente e il momento del motore in questa fase ammontano a circa un terzo dei valori che si verificherebbero durante un avviamento diretto (DOL – Direct On Line). Ein motore stella triangolo con la specifica 400VΔ/690VY riceve su una rete a 400V la tensione correttamente ridotta sugli avvolgimenti. La capacità di calcolare la assorbimento di corrente di un motore trifase, è in questo contesto molto rilevante.

Struttura di un tipico circuito a stella-triangolo

Per la costruzione di un tipico circuito a stella-triangolo per un motore stella triangolo sono necessari: tre contattori (contattore di rete K1, contattore di stella K3, contattore di triangolo K2) e un relè temporizzato. Per l’avviamento del motore stella triangolo, il contattore di rete K1 e il contattore di stella K3 si attivano; dopo aver raggiunto una determinata velocità, K3 si apre e, dopo una breve pausa, il contattore di triangolo K2 si chiude per il funzionamento continuo del motore. Un interruttore di protezione del motore e un relè di sovraccarico (spesso impostato su circa lo 0,58 della corrente nominale del motore) integrano i dispositivi di protezione per il motore stella triangolo. I componenti per questo sono forniti ad esempio da Siemens SIRIUS.

Funzionamento del collegamento a stella-triangolo

Der motore stella triangolo inizia inizialmente in configurazione a stella, sviluppando solo circa un terzo del suo momento nominale. Una volta che il motore ha raggiunto circa il 80-90% della sua velocità nominale, il relè temporizzato controlla l’apertura del contattore della stella K3 e, dopo una breve pausa di commutazione (tipicamente 50 ms), la chiusura del contattore del triangolo K2. Questa pausa è cruciale per prevenire un cortocircuito tra la configurazione a stella e quella a triangolo. Il Interruttore a stella-triangolo, spesso realizzato tramite la combinazione di contattori, è l’elemento centrale di questo metodo di avvio per il motore stella triangolo.Vantaggi e svantaggi del collegamento a stella-triangolo per il motore stella triangolo

riduzione della corrente di avviamento

Un vantaggio principale nell’utilizzo di un motore stella triangolo con questo collegamento è il notevole alleggerimento all’avvio. La corrente di avviamento del motore scende a circa il 30-35% del valore che si verificherebbe con un avviamento diretto (DOL), riducendo il carico meccanico ed elettrico sul motore e sull’impianto. Ein motore stella triangolo con un corrente nominale di 50A e un tipico fattore di corrente di avviamento di 6 (nell’avviamento diretto), partirebbe quindi con circa 100A anziché con 300A.

Minore carico sulla rete

La corrente ridotta di assorbimento di un motore stella triangolo durante l’avviamento è particolarmente vantaggiosa per le reti con capacità limitata. Le ridotte cadute di tensione proteggono altri consumatori nella stessa rete e consentono spesso il collegamento di motori a stella-triangolo più grandi di quanto sarebbe possibile con un avviamento diretto. I fornitori di energia stabiliscono spesso limiti per le correnti di avviamento (ad esempio, massimo 150A), che possono essere più facilmente rispettati attraverso l’uso del collegamento a stella-triangolo. motore stella triangolo Un potenziale svantaggio nel funzionamento di un

picchi di corrente di commutazione

Ein potenzieller Nachteil beim Betrieb eines motore stella triangolo sono i possibili picchi di corrente di commutazione, che possono verificarsi durante la transizione dalla configurazione a stella a quella a triangolo, specialmente in caso di un negativo sfasamento tra la tensione del rotore e quella di rete. Queste punte possono, in alcune circostanze, superare addirittura la corrente di avviamento di un avvio diretto. L’implementazione corretta di un cosiddetto “schema di favore” e una sufficiente pausa di commutazione (almeno 50 ms) sono decisivi per ridurre questo rischio per il motore stella triangolo al minimo. Le misurazioni hanno mostrato che senza ottimizzazione possono verificarsi correnti di commutazione fino a 12 volte la corrente nominale del motore.

Momento di avviamento ridotto

La riduzione della corrente di avviamento durante il motore stella triangolo comporta inevitabilmente una diminuzione del momento di avviamento. Il momento di avviamento in configurazione stella è solo circa un terzo del momento che il motore svilupperebbe in un avvio diretto in configurazione triangolo. Pertanto, questo tipo di avviamento è adatto solo per applicazioni con un motore stella triangolo che possono avviarsi in modo sicuro con questo momento ridotto (ad esempio, non per un frantoio da 75 kW, che richiede un alto momento di avviamento). Un riduttore per il motore a corrente alternata può in alcuni casi aiutare ad adattare i requisiti di coppia.Aspetti pratici e risoluzione dei problemi con il motore stella-triangolo

Connessione corretta del motore

Errori nella connessione ai morsetti di un motore stella triangolo sono particolarmente critici e possono causare problemi significativi. Per minimizzare il picco di corrente di commutazione durante il motore stella-triangolo, è fondamentale rispettare il cosiddetto “schema di favore” (Conduttori esterni L1 ai morsetti U1 e V2, L2 a V1 e W2, L3 a W1 e U2 per la rotazione in senso orario). Una connessione errata può aumentare il fattore di corrente di commutazione ℘ (rapporto tra il picco di corrente di commutazione e la corrente di avviamento in avvio diretto) da valori ottimali di 0,8 a oltre 1,4. La questione fondamentale di operare il motore in configurazione stella o triangolo dipende dalla progettazione e dal caso d’uso.

1. Il corretto “schema di favore” sul morsetto del motore stella triangolo è cruciale per minimizzare i picchi di corrente di commutazione.
2. Per la configurazione stella di un motore stella triangolo si ponticellano i morsetti U2, V2, W2; per la configurazione triangolo vengono eseguite le connessioni U1-W2, V1-U2, W1-V2.
3. È necessario assicurarsi che il motore stella triangolo sia correttamente dimensionato per la tensione di rete presente (ad esempio un motore con la dicitura 400VΔ/690VY per il funzionamento su una rete a 400V).
4. Fonti di errore comuni nell’installazione e nel funzionamento di un motore stella triangolo sono errori di cablaggio, relè difettosi o temporizzatori impostati in modo errato.
5. Un passaggio troppo precoce da stella a triangolo provoca picchi di corrente elevati durante il motore stella triangolo, un passaggio troppo tardivo sovraccarica inutilmente l’avvolgimento stella.
6. Un blocco meccanico tra il contattore stella e quello triangolo è essenziale per la sicurezza del motore stella triangolo e dell’impianto.

Configurazione del ponte stella-triangolo sul morsetto

Sul morsetto di un motore stella triangolo (secondo norme come IEC 60034-8) la configurazione avviene come segue: Per la configurazione stella si ponticellano le estremità degli avvolgimenti U2, V2 e W2. Per la configurazione triangolo, i morsetti U1 sono collegati a W2, V1 a U2 e W1 a V2. Un errore comune e fatale è quello di utilizzare un motore progettato per 400V in configurazione stella e 230V in configurazione triangolo (quindi un motore 230VΔ/400VY) nella rete a 400V in triangolo – ciò porta alla distruzione del motore. Per l’avviamento stella-triangolo di un motore su una rete a 400V, il motore stella triangolo deve ad esempio avere l’indicazione sul tipo 400VΔ/690VY.

Cause comuni di errore

Fonti di errore tipiche nell’operatività di un motore stella triangolo sono: Errori nel cablaggio, contattori difettosi (ad esempio contatti bloccati o bruciati) o un temporizzatore impostato in modo errato o difettoso. Un tempo di commutazione troppo breve (commutazione prima che il motore stella triangolo raggiunga circa l’80% della sua velocità nominale) provoca picchi di corrente elevati e stress meccanico; un tempo di commutazione troppo lungo sovraccarica inutilmente gli avvolgimenti del motore in configurazione stella. Un blocco meccanico dei contattori è essenziale per un funzionamento sicuro del motore stella triangolo .Alternative al circuito di avviamento stella-triangolo per motori e sviluppi moderni

Avviatori morbidi (softstarter)

Un’alternativa elettronica moderna al classico circuito stella-triangolo, anche per motori che altrimenti sarebbero motore stella triangolo utilizzati, è il Softstarter. Questi dispositivi controllano la tensione del motore durante l’avviamento in modo continuo, spesso tramite modulazione di fase, permettendo così un avviamento molto dolce senza i tipici picchi di corrente di un motore stella-triangolo. Prodotti come il Siemens SIRIUS 3RW non solo riducono la corrente di avviamento, ma offrono spesso anche funzioni di protezione del motore integrate. Molti softstarter consentono anche il controllo della coppia durante l’avviamento.

Inverter di frequenza (VFD)

Gli inverter di frequenza (VFD) rappresentano la soluzione più avanzata per l’avviamento e il controllo della velocità dei motori, anche come alternativa al motore stella triangolo. Ein inverter di frequenza consentono un controllo completo del motore, che offre un alto momento di avviamento con una bassa corrente di avviamento e un controllo preciso della velocità su tutto l’intervallo di funzionamento. Ciò porta spesso a significativi risparmi energetici (soprattutto per applicazioni come pompe e ventilatori, fino al 70%) e ottimizza i processi industriali. ATEK Drive Solutions offre i componenti appropriati per questo.

Confronto tra stella-triangolo, softstarter e inverter di frequenza

La scelta del metodo di avviamento ottimale dipende fortemente dai requisiti specifici dell’applicazione:

• Circuito stella-triangolo per il motore stella-triangolo: Questa è spesso la soluzione più economica, ma offre solo un momento di avviamento limitato e presenta la problematica dei picchi di corrente di commutazione.
• Softstarter: Rappresenta un buon compromesso. Consente un avviamento dolce per il motore, offre spesso funzioni di protezione integrate, ma è più costoso rispetto alla pura soluzione stella-triangolo.
• Inverter di frequenza: Offre il massimo controllo sull’avviamento e l’operatività del motore, massima efficienza e la possibilità di controllare la velocità, ma è l’opzione più costosa.

Ad esempio, per una semplice pompa da 10 kW potrebbe essere motore stella triangolo sufficiente, mentre per un impianto di trasporto complesso con requisiti di velocità variabili un inverter di frequenza potrebbe essere la scelta migliore.Progettazione e dimensionamento di un circuito di avviamento stella-triangolo per un motore stella-triangolo

Considerare la potenza del motore e il momento di avviamento

Nella progettazione di un circuito di avviamento stella-triangolo per un motore stella triangolo devono essere considerati i seguenti requisiti: Il motore stella-triangolo deve essere dimensionato per la tensione presente di rete in configurazione triangolo (ad esempio, un motore con l’indicazione 400VΔ/690VY per una rete a 400V) e deve avere sei estremità di avvolgimento esternamente accessibili. Inoltre, il momento di avviamento della macchina azionata deve essere inferiore al momento di avviamento che il motore stella triangolo può sviluppare in configurazione stella (circa 1/3 del momento nominale in avvio diretto in triangolo). La corretta determinazione della potenza del motore elettrico è un’importante prima fase.

• Der motore stella triangolo deve essere dimensionato per la tensione di rete in configurazione triangolo e avere sei estremità di avvolgimento accessibili per il collegamento esterno.
• Il momento di avviamento richiesto della macchina azionata deve essere inferiore al momento di avviamento che il motore stella triangolo fornisce in configurazione stella.
• Il contattore di rete e il contattore triangolo così come il relè di sovraccarico sono tipicamente dimensionati a circa il 58% della corrente nominale del motore del motore stella triangolo .
• Il contattore stella è dimensionato a circa il 33% della corrente nominale del motore del motore stella triangolo .
• La commutazione da stella a triangolo dovrebbe avvenire quando il motore stella triangolo raggiunge circa l’80-90% della sua velocità nominale.
• Le condizioni locali della rete e la specifica caratteristica del carico devono essere considerate nella regolazione del relè di temporizzazione per il motore stella triangolo .

Dimensionamento dei contattori e del relè di sovraccarico

Il corretto dimensionamento dei dispositivi di commutazione è fondamentale per il funzionamento affidabile del motore stella triangolo. Come regola generale si applica: Il contattore di rete, il contattore triangolo e il relè di sovraccarico vengono dimensionati circa al 58% della corrente nominale del motore. Il contattore stella è dimensionato circa al 33% della corrente nominale del motore. Esempio: un 30 kW motore stella triangolo (con una corrente nominale di circa 58A a 400V) richiede quindi contattori di rete e triangolo per circa 34A e un contattore stella per circa 19A.

Tempo di commutazione ottimale da stella a triangolo

Il momento della commutazione da stella a triangolo è critico per il motore stella triangolo per minimizzare i picchi di corrente di commutazione e ottimizzare il funzionamento del motore. La commutazione dovrebbe avvenire idealmente quando il motore in configurazione stella raggiunge circa l’80-90% della sua velocità nominale. Un passaggio troppo precoce può causare picchi di corrente elevati, mentre un passaggio troppo tardivo sottopone per troppo tempo l’avvolgimento stella del motore a un carico termico eccessivo. Il tempo di commutazione tipico, a seconda del carico e delle dimensioni del motore del motore stella triangolo, è compreso tra 5 e 15 secondi.

Considerazione delle condizioni di rete e della caratteristica del carico

L’ambiente elettrico del motore stella triangolo gioca un ruolo importante. Una cosiddetta rete “morbida” (rete ad alta impedenza) può attenuare la corrente di avviamento del motore, ma può anche intensificare i cali di tensione durante l’avviamento. La caratteristica del carico della macchina azionata influisce significativamente sul tempo di avviamento del motore stella triangolo e quindi sulla necessaria impostazione del relè di temporizzazione. L’avviamento di un 22 kW motore stella triangolo su un trasformatore con solo 50 kVA di potenza può ad esempio essere già ai limiti e deve essere verificato con attenzione.

Il circuito stella-triangolo è un metodo collaudato per ridurre le correnti di avviamento in un motore stella triangolo. Una corretta progettazione e la consapevolezza dei potenziali problemi, come i picchi di corrente di commutazione, sono cruciali per un utilizzo riuscito. Per applicazioni particolarmente impegnative o quando è necessaria una regolazione della velocità, soluzioni moderne come softstarter o inverter di frequenza sono spesso la scelta migliore, anche se il motore potrebbe essere in linea di principio come motore stella triangolo utilizzato. Una selezione accurata del metodo di avviamento protegge le vostre installazioni e ottimizza i vostri processi. Contattate ATEK Drive Solutions per una consulenza esperta!