I motori trifase a corrente alternata (CA) utilizzati nell'industria moderna sono esposti a numerosi disturbi causati dal funzionamento a fase parziale o dall'asimmetria di tensione tra le fasi. Questi fenomeni possono causare un surriscaldamento eccessivo del motore e, di conseguenza, causarne il guasto. Un altro problema significativo è la modifica non autorizzata della sequenza delle fasi del motore, che causa un'inversione del senso di rotazione e danni meccanici. Per evitare tali guasti, vengono utilizzati sensori di perdita di fase e sensori di sequenza di fase.
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Fattori che possono causare danni al sensore CA collegato a una rete trifase, nonché il principio di funzionamento e le specifiche dei sensori di perdita di tensione e di sequenza di fase. Imparerai anche le specifiche per la misurazione del vero valore di tensione efficace in caso di forme d'onda distorte. Presenteremo anche soluzioni efficaci del marchio F&F !
Quali fattori possono causare danni al motore?
Secondo le statistiche, la causa di ben il 44% di tutti i guasti dei motori asincroni a induzione è un aumento della temperatura al di sopra del valore nominale, generato da correnti parassite nello statore e nel rotore, dal flusso di corrente negli avvolgimenti o dall'attrito meccanico dei cuscinetti. Un aumento permanente della temperatura del motore di soli 10 °C oltre il valore limite consentito può ridurne la durata fino a due volte.
Il fenomeno dell'asimmetria della tensione di alimentazione
La principale minaccia per i motori a corrente alternata collegati a una rete trifase è il carico di corrente asimmetrico . Questo fenomeno porta alla comparsa di correnti di sequenza inversa ed è indotto a causa dell'asimmetria della tensione di alimentazione e in caso di caduta di tensione.
In caso di mancanza di tensione su almeno una fase di un motore alimentato da una rete trifase, si verifica una differenza nel sistema di tensione tra i valori efficaci delle tensioni concatenate e gli sfasamenti angolari di tali tensioni. Ciò determina la comparsa di un'asimmetria tra i vettori di tensione, che non formano un triangolo equilatero in condizioni operative anomale.
Il sistema di tensione di alimentazione in stato asimmetrico comporta numerose variazioni sfavorevoli nel funzionamento nominale dei motori asincroni. Un esempio è l'inibizione del movimento del rotore da parte di correnti di sequenza inversa o un aumento eccessivo delle perdite termiche nell'avvolgimento del motore dovuto all'asimmetria della corrente.
Fenomeno di perdita di fase
La minaccia più grande per i motori asincroni è il funzionamento con almeno una fase in meno, ovvero la cosiddetta perdita di fase. La perdita di fase si verifica in caso di mancanza di tensione causata da un'interruzione completa dell'alimentazione di una delle tre fasi della rete di alimentazione.
Nella maggior parte dei casi, il problema della perdita completa di fase è dovuto al guasto dei contatti del contattore principale o dei contatti del contattore di fase, solitamente causato da un eccessivo aumento della resistenza dei contatti del contattore o dalla sua bruciatura. La causa della perdita di fase su almeno una delle fasi può essere la bruciatura di uno dei fusibili che proteggono le fasi.
La perdita di fase può verificarsi anche a causa di un'interruzione dell'alimentazione del trasformatore o dei cavi o degli avvolgimenti del motore. In caso di perdita di fase sul lato media tensione del trasformatore (in particolare nel sistema di collegamento Yd), le correnti del motore possono aumentare del 115%, 115% e 230% del valore nominale sulle singole fasi.
A sua volta, se si verifica una perdita di fase su almeno una fase del motore, le correnti delle restanti due fasi operative aumenteranno di oltre il 70% del valore nominale. Il verificarsi di asimmetria di alimentazione durante il funzionamento del motore causerà un raddoppio della corrente di alimentazione assorbita (a meno che il motore non venga arrestato), con conseguente bruciatura dell'isolamento o attivazione delle protezioni.
Il sensore di perdita di fase e il sensore di controllo della sequenza di fase vengono solitamente montati sulla staffa di montaggio della rotaia TH-35, ma il sensore di perdita di fase può anche essere montato direttamente a terra.
I sensori di perdita di fase sono disponibili in versioni per l'installazione in sistemi trifase con o senza neutro. La presenza di un neutro a supporto di un dato sensore è particolarmente utile quando si lavora con un generatore.
Sensori di perdita di fase e sensori di sequenza di fase. Cosa c'è da sapere?
Per evitare irregolarità nei parametri di alimentazione dei motori trifase e per spegnere immediatamente le macchine in caso di mancanza di fase, vengono utilizzati strumenti di misura e controllo denominati sensori di mancanza di fase (CZF). A loro volta, per ridurre il rischio di una sequenza di collegamento delle fasi errata, vengono utilizzati i sensori di mancanza e sequenza di fase CKF.
I sensori di perdita di fase CZF monitorano solo il livello della tensione di fase, confrontandolo con i valori nominali. Il sensore di perdita di fase non verifica la sequenza di collegamento o l'asimmetria di fase. Per questo motivo, il sensore di perdita di fase CZF viene utilizzato principalmente in macchine e dispositivi elettrici in cui un cambio di direzione di rotazione non comporta danni o guasti al sistema.
A sua volta, il sensore di perdita e sequenza di fase è uno strumento di misura più versatile che funge da sensore di perdita di fase, controllando il livello delle tensioni di fase e monitorando la sequenza di collegamento delle fasi. Grazie a ciò, questo tipo di sensore protegge in modo completo i motori elettrici dal fenomeno di asimmetria e dall'avviamento nella direzione errata.
Principio di funzionamento dei sensori di perdita di fase
I sensori di perdita di fase CZF e i sensori di perdita e sequenza di fase CKF misurano costantemente le tensioni di fase. Se un sensore di perdita di fase rileva parametri di alimentazione errati e un'asimmetria di tensione superiore al limite consentito, controlla i contatti del contattore di controllo motore, interrompendo l'alimentazione della macchina e proteggendola da eventuali danni.
Nei prodotti base appartenenti alla serie di sensori di perdita di fase (modelli CKF-B e CZF-B), non è possibile impostare il valore della tensione di asimmetria e il tempo di risposta del sensore, perché i parametri del prodotto sono impostati in modo "rigido" dal produttore, solitamente a un valore di 55 V.
Una serie di prodotti più evoluti (modelli CZF-BT e CKF-BT ) consentono una regolazione precisa dell'asimmetria di tensione e del tempo di intervento dopo il quale l'alimentazione viene interrotta.
Sul mercato sono disponibili anche sensori che non solo funzionano come sensori di perdita di fase, ma intervengono anche in caso di guasto dei contattori che controllano il funzionamento del motore. Questo tipo di sensore è, ad esempio, il modello CZF2-B , che consente di misurare i parametri di rete e monitorare lo stato dei contatti dei contattori.
Misurazione del valore effettivo RMS
Per un controllo preciso dei parametri di alimentazione dei dispositivi elettrici , vengono utilizzati dispositivi che misurano il vero valore efficace della tensione per forme d'onda distorte. Un dispositivo di questo tipo è un sensore a vero valore efficace (TRMS). Questo sensore misura il valore istantaneo della tensione di ciascun periodo della tensione di alimentazione. Grazie a ciò, il sensore a vero valore efficace (TRMS) è in grado di verificare con precisione il valore efficace della tensione indipendentemente dalla distorsione della forma d'onda del segnale e dalle interferenze esterne che influenzano la forma della sinusoide.
I sensori True RMS consentono di misurare i valori effettivi della tensione in qualsiasi rete di alimentazione e possono funzionare con generatori di corrente che, durante il funzionamento nominale, generano molte interferenze che possono disturbare il funzionamento dei relè senza misurare il valore True RMS.