Avviatori graduali e convertitori di frequenza sono sistemi di controllo digitale dell'azionamento che hanno dominato in modo significativo il mercato dell'elettronica di sicurezza e dell'automazione degli edifici. Tra i loro numerosi vantaggi, si possono apprezzare una curva di avviamento graduale o la possibilità di gestire la velocità del motore. Per garantirne il corretto funzionamento, è comunque necessario tenere presente che necessitano di componenti per la distribuzione dell'energia, come, ad esempio, interruttori magnetici.
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Inoltre, i contattori svolgono ancora un ruolo importante nei moderni sistemi industriali per la commutazione dei motori, in quanto controllano direttamente l'azionamento. Questo articolo analizzerà ampiamente il ruolo dei contattori e degli interruttori motore nel controllo e nella protezione efficaci degli azionamenti. Si affronteranno inoltre le principali problematiche relative alla selezione delle protezioni e alla loro configurazione. Una conoscenza approfondita del principio di funzionamento dei dispositivi è fondamentale per l'implementazione di sistemi di controllo degli azionamenti affidabili ed efficaci nelle numerose applicazioni industriali.
In che modo i dispositivi di sicurezza proteggono dai guasti?
Nel caso dei motori elettrici, si distinguono principalmente due tipi di guasti: cortocircuito o sovraccarico. Questi ultimi comportano un elevato rischio per i sistemi e, a causa delle diverse caratteristiche di entrambi i fenomeni, i dispositivi di protezione del sistema devono essere in grado di rilevare autonomamente entrambi i casi.
La causa principale dei cortocircuiti è il danneggiamento dell'isolamento dei circuiti, che può verificarsi quando correnti molto elevate attraversano l'impianto, con conseguente immediato danneggiamento delle apparecchiature collegate. Il primo mezzo di protezione comunemente utilizzato contro questo fenomeno erano i fusibili, che, in presenza di una corrente elevata, interrompevano il sistema bruciando l'inserto. A causa dei limiti dell'uso singolo, queste soluzioni sono state attualmente sostituite da dispositivi automatici, tra cui interruttori magnetici o dispositivi combinati e ibridi.
Il sovraccarico dell'azionamento è causato dal superamento dei parametri tecnici del produttore della macchina relativi all'ambiente di lavoro o ai parametri operativi del motore. La conseguenza del superamento di questi limiti può essere il sovraccarico, che può causare un calo di velocità o l'interruzione completa del funzionamento della macchina. In entrambe le situazioni, la corrente assorbita dal motore è superiore al valore di base. A causa dell'elevato rischio di surriscaldamento in tali condizioni, la macchina non è in grado di continuare a funzionare senza esporsi a danni permanenti. I sistemi di avviamento graduale e gli inverter sono dotati di protezione da sovraccarico integrata. In caso di avviamento diretto, l'unica protezione efficace è fornita da relè termici o altri tipi di protezione termica, come i sistemi combinati o ibridi precedentemente menzionati.
Interruttori magnetici
Gli interruttori magnetici svolgono la funzione fondamentale di proteggere il motore dai danni causati da cortocircuito. Grazie alla loro progettazione, queste protezioni consentono una rapida reazione e l'interruzione del sistema in caso di valori di corrente eccessivi. Gli interruttori magnetici possono essere ampliati con funzioni aggiuntive tramite accessori, tra cui moduli di segnalazione guasti o controllo remoto. È importante ricordare che, per ottenere una protezione completa in un sistema ad avviamento diretto, l'interruttore magnetico deve essere integrato con un elemento termico!
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Protezione termica e combinata magneto-termica
Il relè termico è una protezione di base contro i sovraccarichi, che nella sua forma base è un dispositivo separato. Per garantire una protezione completa contro cortocircuiti e sovraccarichi, il relè termico deve essere coordinato con la protezione magnetica precedentemente descritta.
Il modulo di protezione termica esiste anche sotto forma di protezione integrata con un modulo magnetico, dove tale soluzione è chiamata interruttore magnetotermico, interruttore combinato o, più comunemente, interruttore motore. In ciascuna delle configurazioni sopra descritte, il sistema bimetallico integrato interrompe l'alimentazione in caso di sovraccarico, al fine di limitare il possibile surriscaldamento che ne può derivare.
Gli interruttori motore (combinati) possono essere utilizzati con un azionamento a pulsante o rotativo, a seconda delle preferenze. Entrambe le varianti sono disponibili presso Schneider Electric Polska.
Contattori, ovvero come accendere facilmente il motore?
Nella fase successiva alla protezione da tensione, è necessario fornire funzioni per il controllo del funzionamento del sistema. Per svolgere questa funzione, l'elemento principale è un contattore che, quando viene applicata tensione alla sua bobina elettromagnetica, commuta i circuiti principali del dispositivo, consentendo il flusso di corrente.
Per applicazioni semplici e poco impegnative, sono adatti i contattori della gamma base, come la serie Easy di Schneider Electric. Si distingue per l'eccellente rapporto qualità-prezzo. Questa serie è molto apprezzata dai clienti grazie al suo ottimo prezzo e a una durata di 10 milioni di cicli.
Ambiente di lavoro del contattore industriale
Per applicazioni più estese, che si traducono in una varietà di requisiti elettrici e industriali, i dispositivi devono soddisfare rigorosi requisiti di durata e prevedere la possibilità di espanderne le funzioni tramite accessori. In tali situazioni, le soluzioni della serie TeSys Deca di Schneider Electric sono ideali. Questa gamma di contattori si distingue per una durata meccanica di 30 milioni di cicli a 60 cicli al minuto, costituendo un elemento funzionale del sistema a lungo termine e senza guasti.
Grazie alla bobina a bassa corrente, i contattori sono ideali per il coordinamento con PLC senza la necessità di aggiungere relè. I contatti ausiliari standard NA + NC e i contatti aggiuntivi disponibili come moduli opzionali sono speculari, il che garantisce che il segnale di contatto indichi sempre lo stato effettivo del dispositivo anche in caso di incollaggio dei circuiti principali. Questa funzionalità consente l'utilizzo delle soluzioni TeSys Deca in applicazioni di sicurezza. Grazie ai numerosi certificati e dichiarazioni di conformità di questa famiglia di prodotti, questa serie garantisce affidabilità e molti anni di funzionamento.
Telecamere monoblocco per applicazioni più avanzate
Nella progettazione di sistemi di controllo per più motori, emergono requisiti di protezione più elevati. In tali circostanze, vale la pena considerare l'utilizzo di dispositivi combinati che svolgano contemporaneamente le funzioni di controllo dell'elemento termico e di protezione da cortocircuito.
Il dispositivo combinato in forma di monoblocco consente di ottenere il cosiddetto coordinamento completo (nessun obbligo di test e sostituzione del dispositivo in caso di cortocircuito). Il funzionamento preciso, unito alla resistenza alla temperatura ambiente, garantisce l'implementazione della protezione termica elettronica. Il monoblocco consente inoltre di risparmiare spazio e tempo di installazione. Schneider Electric offre una gamma di sistemi ibridi TeSys Ultra, la cui funzione di base, ovvero quella di azionamento, può essere ampliata con un'ampia gamma di moduli aggiuntivi per l'avviamento di motori bidirezionali.
Contattori IIoT: avviamento diretto nell'era dell'Industria 4.0
TeSys™ Island è l'ultima versione di dispositivi che consentono la gestione digitale e intelligente del carico e la trasmissione dati per raggiungere livelli di efficienza più elevati di motori e sistemi industriali, semplificando al contempo il controllo. Il sistema si distingue per l'elevata durata e versatilità grazie ai contattori leader di mercato TeSys Deca. Il sistema consente il riconoscimento e la classificazione precisi dei guasti dell'azionamento (distinguendoli tra blocco, sovraccarico, funzionamento a secco, ecc.).
Il modulo elettronico integrato opera secondo impostazioni digitali. L'isola contattori può comunicare con il sistema di automazione tramite protocolli EthernetIP, ModbusTCP, Profinet o Profibus. Questa serie consente una riduzione dei costi di assemblaggio e cablaggio del quadro elettrico (fino al 20%), dei costi dei componenti di sistema (limitando il numero di moduli I/O del controller, relè e contatori di energia) e dei costi di manutenzione grazie a una diagnostica più efficiente e affidabile della fonte di guasto e dello stato del sistema.
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