La regola fondamentale: non basarsi solo sui kW del motore
La potenza del motore è solo il punto di partenza. Per selezionare correttamente contattore, relè di sovraccarico e interruttore automatico, convertire innanzitutto la potenza del motore in corrente a pieno carico (FLC) del motore, quindi verificare la tensione del motore, il metodo di avviamento, la categoria di utilizzo, il ciclo di lavoro, il livello di cortocircuito, la protezione da sovraccarico e il coordinamento tra i dispositivi.
Per la maggior parte dei quadri motore in bassa tensione:
- Il contattore accende e spegne il motore.
- Il relè di sovraccarico protegge il motore da sovraccarichi prolungati.
- Il MCB, MCCB, fusibile o MPCB fornisce protezione contro i cortocircuiti e protezione della linea di alimentazione.
- Un avviatore motore è l'assemblaggio coordinato di questi dispositivi.
L'errore più grande è selezionare un contattore e un interruttore basandosi direttamente sui kW con un semplice moltiplicatore. Un motore da 7,5 kW in una pompa, un frantoio o un paranco reversibile può richiedere diversi cicli di commutazione, classi di sovraccarico e protezione contro i cortocircuiti.
Se hai prima bisogno di un confronto di base tra i dispositivi, vedi Contattore vs Avviatore Motore. Questa guida si concentra sulla selezione pratica.
Componenti di controllo motore e le loro funzioni
| Dispositivo | Funzione principale | Criteri di selezione | Errore comune |
|---|---|---|---|
| Contattore | Accensione/spegnimento dell'alimentazione del motore | Potenza nominale motore AC-3 o AC-4, tensione, ciclo di lavoro, tensione della bobina | Selezione in base alla corrente nominale resistiva AC-1 |
| Relè di sovraccarico termico/elettronico | Protegge il motore da sovraccarichi prolungati | Corrente a pieno carico (FLC) di targa del motore, classe di intervento, modalità di ripristino | Omissione della protezione da sovraccarico grazie alla presenza di un interruttore automatico |
| MPCB | Protezione del motore da sovraccarico e cortocircuito in un unico dispositivo | Intervallo di corrente del motore, potere di interruzione, coordinamento | Trattarlo come un normale interruttore magnetotermico (MCB) |
| MCB/MCCB | Protezione della linea di alimentazione e contro il cortocircuito | Corrente di cortocircuito presunta (PSCC), sezione del cavo, curva di intervento/impostazioni, coordinamento | Impostazione della soglia di intervento istantaneo troppo bassa per l'avviamento del motore |
| Fusibile | Protezione contro il cortocircuito, spesso con elevata capacità di limitazione della corrente | Classe del fusibile, potere di interruzione, coordinamento | Utilizzo di una categoria di fusibile errata per il servizio motore |
Un contattore non è un dispositivo di protezione contro il sovraccarico. Un relè di sovraccarico di base non è un dispositivo di protezione contro il cortocircuito. Un interruttore magnetotermico (MCB) generico non è automaticamente un dispositivo di protezione motore. Questi confini sono importanti.
Passaggio 1: Convertire la potenza del motore in corrente a pieno carico
Per un motore trifase, una prima stima della corrente di linea è:
I = P / (sqrt(3) x V x PF x eta)Dove:
I= corrente del motore in ampereP= potenza in ingresso o in uscita del motore in watt, a seconda dei dati disponibiliV= tensione concatenataFP= fattore di potenzaeta= efficienza
Se si conosce solo la potenza in uscita del motore in kW, utilizzare la formula come stima, quindi verificare con la targhetta del motore. La selezione finale deve basarsi sulla corrente a pieno carico riportata in targhetta, non solo la corrente calcolata.
Esempio:
Un motore trifase da 7,5 kW, 400 V con fattore di potenza stimato 0,85 ed efficienza 0,90:
I = 7500 / (1,732 x 400 x 0,85 x 0,90)I ≈ 14,2 AQuesta stima ti aiuta a iniziare. La corrente nominale effettiva potrebbe differire. Il design del motore, la classe di efficienza, la frequenza, il fattore di servizio, le condizioni ambientali e il design del produttore influenzano il valore reale.
Per formule più ampie in bassa tensione, vedere Formule elettriche per la progettazione e la manutenzione di quadri in bassa tensione.
Passaggio 2: Selezionare il contattore in base al servizio AC-3 o AC-4
Per il controllo motore secondo standard IEC, i contattori non vengono selezionati solo in base a un valore nominale generico in ampere. La categoria di utilizzo è importante.
| Categoria di utilizzo | Servizio tipico | Cosa significa per la selezione |
|---|---|---|
| AC-1 | Non induttivi o debolmente induttivi carichi | Carichi resistivi, non servizio di avviamento motore normale |
| AC-3 | Avviamento di motori a gabbia di scoiattolo e spegnimento dopo il raggiungimento della velocità di regime | Servizio comune per pompe, ventilatori, compressori, nastri trasportatori |
| AC-4 | Avviamento, frenatura in controcorrente, avanzamento a impulsi, inversione di marcia | Molto più gravoso di AC-3; il contattore potrebbe dover essere sovradimensionato |
| AC-15 | Controllo di carichi elettromagnetici in CA | Contatti ausiliari/di controllo, non contatti di potenza principali del motore |
Per l'avviamento diretto standard del motore, la categoria AC-3 è spesso il valore nominale chiave del contattore. Per inversioni, impulsi, frenatura in controcorrente, gru, paranchi o servizi di manovra frequente, è necessario verificare la categoria AC-4 o condizioni di servizio più gravose.
Non selezionare un contattore motore basandosi solo sulla corrente AC-1 stampata sul dispositivo. La categoria AC-1 è destinata a carichi resistivi o leggermente induttivi. Un contattore con un valore nominale AC-1 elevato potrebbe avere una capacità nominale per motori molto inferiore in AC-3 o AC-4.
Per la valutazione del prodotto VIOX, consultare il Contattore di CA pagina del prodotto.
Passaggio 3: Verificare la tensione del contattore, i poli e la tensione della bobina
Dopo aver scelto la categoria di servizio del motore, confermare:
- numero di poli
- tensione nominale di esercizio
- corrente del motore o potenza nominale in kW alla tensione effettiva
- Classificazione AC-3 o AC-4
- Potere di chiusura e interruzione
- Durata elettrica per il ciclo di lavoro
- Durata meccanica
- Esigenze dei contatti ausiliari
- Tensione della bobina e tipo di circuito di controllo
La tensione della bobina è un errore frequente sul campo. Il motore può essere a 400 VAC, ma il circuito di controllo può essere a 24 VDC, 110 VAC o 230 VAC. La bobina del contattore deve corrispondere al circuito di controllo, non al circuito di potenza del motore.
Verificare inoltre il servizio dell'applicazione:
- avvio/arresto standard di pompe o ventilatori
- cicli frequenti
- funzionamento avanti/indietro
- avviatore stella-triangolo
- bypass per soft starter
- contattore di ingresso o di bypass per VFD
- inserzione di banchi di condensatori, se applicabile
Ogni servizio può modificare la scelta del contattore appropriato.
Passaggio 4: Selezionare il relè di sovraccarico
I motori necessitano di una protezione da sovraccarico poiché possono surriscaldarsi in condizioni di sovraccarico prolungato, rotore bloccato, perdita di fase o problemi di carico meccanico.
Un relè di sovraccarico viene solitamente selezionato in base a:
- corrente a pieno carico indicata sulla targhetta del motore
- intervallo di corrente regolabile del relè di sovraccarico
- classe di viaggio
- modalità di ripristino manuale o automatico
- sensibilità alla perdita di fase, se richiesta
- compatibilità con il contattore
- compensazione della temperatura ambiente, se applicabile
L'impostazione del sovraccarico dovrebbe basarsi normalmente sulla corrente di targa del motore e sulle normative locali applicabili o sulle indicazioni del produttore.
La classe di intervento è importante
La classe di intervento indica la rapidità con cui il relè di sovraccarico interviene in condizioni di sovraccarico specificate. Le classi comuni includono Classe 10, Classe 20 e Classe 30 in molti contesti di controllo motore.
| Classe di intervento | Uso tipico |
|---|---|
| Classe 10 | Motori standard con tempo di avviamento normale |
| Classe 20 | Carichi con tempo di accelerazione più lungo |
| Classe 30 | Carichi ad avviamento pesante che richiedono un'accelerazione più lunga |
Non scegliere una classe di intervento superiore solo per evitare scatti intempestivi. Se il motore non riesce ad avviarsi senza una classe di intervento elevata, verificare il metodo di avviamento, l'inerzia del carico, la caduta di tensione, il carico meccanico e l'idoneità del motore.
Per una guida più approfondita, consultare Guida alla selezione del relè di sovraccarico termico e Guida ai relè di sovraccarico: NEMA Classe 20 vs IEC Classe 10.
Passaggio 5: Scegliere tra relè di sovraccarico e MPCB
Un MPCB, o interruttore automatico per la protezione del motore, combina la protezione da sovraccarico del motore e la protezione da cortocircuito in un unico dispositivo, a seconda del design e delle caratteristiche nominali del prodotto. Viene spesso utilizzato in quadri di avviamento motore compatti.
| Opzione | Soluzione migliore | Punto di attenzione |
|---|---|---|
| Contattore + relè di sovraccarico + fusibile/MCB/MCCB | Avviatore motore tradizionale, coordinamento flessibile | Richiede un dispositivo di protezione contro il cortocircuito separato |
| MPCB + contattore | Alimentazioni motore compatte, quadri macchina, avviatori modulari | L'MPCB deve corrispondere all'intervallo di corrente del motore e al livello di guasto |
| MCCB + contattore + relè di sovraccarico | Motori di grandi dimensioni, linee di alimentazione con livelli di guasto più elevati | Le impostazioni dell'MCCB devono essere coordinate con la corrente di avviamento e il relè di sovraccarico |
| Fusibile + contattore + relè di sovraccarico | Elevata limitazione della corrente di guasto e forte coordinamento | È richiesta la corretta classe di fusibile e una disciplina di sostituzione adeguata |
Se devi scegliere tra relè di sovraccarico e MPCB, consulta Relè termico di sovraccarico vs MPCB.
Passaggio 6: Selezionare il dispositivo di protezione contro il cortocircuito
La protezione contro il cortocircuito è diversa dalla protezione contro il sovraccarico.
Il dispositivo di protezione contro il cortocircuito può essere:
- MCB
- MCCB
- MPCB
- fusibile
- sezionatore sottocarico con fusibili
Deve essere selezionato in base a:
- tensione di alimentazione
- corrente di cortocircuito presunta nel punto di installazione
- sezione del cavo e metodo di installazione
- corrente di avviamento del motore
- curva di intervento o impostazioni di sgancio
- coordinamento con contattore e relè di sovraccarico
- norma applicabile e normativa locale
La regola fondamentale è:
Potere di interruzione >= corrente di cortocircuito presuntaSe la corrente di guasto disponibile nel quadro è di 10 kA, un interruttore con un potere di interruzione di soli 6 kA non è idoneo in quel punto.
Per i limiti di selezione di MCB/MCCB, vedere Potere di interruzione MCB: 6kA vs 10kA e Valori nominali degli interruttori automatici Icu vs Ics vs Icw vs Icm.
Passaggio 7: Non impostare lo sgancio istantaneo su un valore troppo basso
La corrente di avviamento del motore è solitamente pari a diverse volte la corrente a pieno carico. Per l'avviamento diretto, una stima approssimativa sul campo è spesso:
Iavv ≈ 5 - 8 x FLC del motoreL'esatta corrente di avviamento dipende dal design del motore, dalla tensione di alimentazione, dall'inerzia del carico e dal metodo di avviamento.
Ecco perché impostare lo sgancio istantaneo su un multiplo fisso basso della corrente a pieno carico può essere pericoloso per i circuiti motore. Potrebbe causare uno sgancio immediato durante l'avviamento.
L'approccio corretto è:
- Determinare la corrente di avviamento e il tempo di avviamento del motore.
- Selezionare un interruttore o un fusibile che consenta un avviamento normale.
- Confermare che sia ancora in grado di interrompere i cortocircuiti in sicurezza.
- Coordinarlo con il relè di sovraccarico e il contattore.
- Utilizzare le curve di intervento e le tabelle di coordinamento del produttore, ove disponibili.
Per i circuiti di piccoli motori, in alcuni progetti possono essere utilizzati interruttori magnetotermici (MCB) con curva C o D, ma la scelta finale deve basarsi sulla corrente di spunto, sulla protezione dei cavi, sul livello di guasto e sulle normative locali. I motori di dimensioni maggiori richiedono spesso interruttori scatolati (MCCB), salvamotori (MPCB) o fusibili anziché i comuni interruttori per circuiti terminali.
Passaggio 8: Verificare il coordinamento tra i dispositivi
Il coordinamento dell'avviatore motore implica che il dispositivo di protezione contro i cortocircuiti, il contattore e il relè di sovraccarico operino insieme in sicurezza in condizioni di guasto.
Le questioni relative al coordinamento includono:
- L'interruttore o il fusibile interromperà il cortocircuito prima che si verifichino danni pericolosi?
- Il contattore è in grado di sopportare la corrente e l'energia passante?
- Il relè di sovraccarico proteggerà il motore senza scatti intempestivi?
- La combinazione selezionata corrisponde a una tabella di coordinamento testata dal produttore?
- Il quadro è progettato per la corrente di guasto disponibile?
Nei contesti di avviatori motore IEC, il coordinamento viene spesso discusso utilizzando i tipi di coordinamento. Non dichiarare un tipo di coordinamento a meno che non sia supportato dai dati del produttore per l'esatta combinazione di dispositivi.
Per un'architettura più ampia dell'avviatore motore, vedere Guida alla selezione dei tipi di avviatori motore.
Passaggio 9: Esempio di selezione per un motore da 7,5 kW
Assumere:
- potenza motore: 7,5 kW
- tensione: 400 V trifase
- FLC stimata: circa 14-16 A, da confermare tramite targhetta
- applicazione: pompa standard
- metodo di avviamento: diretto
- servizio: avvio/arresto normale, non a impulsi (jogging)
Contattore
Scegliere un contattore con categoria di impiego AC-3 idonea alla potenza/corrente del motore a 400 V. Non utilizzare la categoria AC-1 come base per la selezione.
Relè di sovraccarico
Scegliere un relè di sovraccarico il cui campo di regolazione copra l'effettiva corrente di targa del motore. Impostare in base alla corrente di targa del motore e alle normative vigenti. Se la pompa presenta un tempo di avviamento normale, una classe di intervento standard potrebbe essere idonea; verificare in base al tempo di avviamento reale.
Protezione da cortocircuito
Scegliere un MCB, MCCB, MPCB o fusibile in base a:
- corrente di cortocircuito disponibile
- sezione del cavo
- corrente di avviamento
- coordinamento con contattore e relè di sovraccarico
- standard del quadro e normative di installazione locali
Non scegliere l'interruttore semplicemente perché ha lo stesso valore di ampere della corrente del motore. L'interruttore deve consentire l'avviamento del motore e proteggere comunque il cavo e il circuito in condizioni di guasto.
Tensione della bobina
Se il circuito di controllo è a 24 VDC, scegliere una bobina del contattore a 24 VDC anche se il motore è a 400 VAC. La tensione della bobina e la tensione del motore sono selezioni separate.
Lista di controllo per la selezione rapida
| Passo | Cosa controllare | Perché è importante |
|---|---|---|
| 1 | Corrente a pieno carico di targa del motore | Più preciso della stima in kW |
| 2 | Tensione e frequenza di alimentazione | Influenza la corrente e la taglia del prodotto |
| 3 | Metodo di avviamento | DOL, stella-triangolo, soft starter, VFD |
| 4 | Categoria del contattore | AC-3 per servizio motore normale, AC-4 per servizio gravoso |
| 5 | Campo di regolazione del relè di sovraccarico | Deve coprire la corrente a pieno carico (FLC) del motore |
| 6 | Classe di intervento | Deve essere adeguato al tempo di avviamento e alla protezione del motore |
| 7 | Dispositivo di protezione contro il cortocircuito | Deve corrispondere alla corrente di cortocircuito presunta (PSCC) e alla protezione dei cavi |
| 8 | Coordinamento | I dispositivi devono funzionare in sicurezza come sistema |
| 9 | Tensione della bobina | Deve essere compatibile con il circuito di controllo |
| 10 | Involucro e ambiente | Calore, polvere, vibrazioni e spazio nel quadro influenzano l'affidabilità |
Errori comuni di selezione
Errore 1: Selezione del contattore basata sulla corrente AC-1
La categoria AC-1 non è quella standard per la commutazione dei motori. Per la maggior parte delle applicazioni con motori a gabbia di scoiattolo, verificare la categoria AC-3. Per inversioni, marcia a impulsi (inching) o frenatura in controcorrente (plugging), verificare la categoria AC-4 o le indicazioni del produttore.
Errore 2: Utilizzo della potenza nominale (kW) del motore senza verificare la corrente di targa
Il valore in kW è utile per una stima. La corrente di targa rappresenta la base più corretta per l'impostazione del relè di sovraccarico e per la selezione finale.
Errore 3: Presumere che l'interruttore protegga il motore da tutti i sovraccarichi
Un interruttore può proteggere da cortocircuiti e sovraccarichi della linea, ma la protezione termica del motore richiede spesso un relè di sovraccarico, un relè elettronico o un salvamotore (MPCB).
Errore 4: Impostazione della soglia di sgancio per cortocircuito troppo bassa
La corrente di avviamento del motore può essere diverse volte superiore alla corrente a pieno carico. Se l'impostazione istantanea o la curva di intervento sono troppo sensibili, il motore potrebbe scattare durante il normale avviamento.
Errore 5: Ignorare il ciclo di lavoro
Una pompa che si avvia poche volte al giorno è diversa da un paranco, una gru, un nastro trasportatore reversibile o una macchina a impulsi. Il ciclo di commutazione influisce sulla scelta del contattore.
Errore 6: Ignorare il livello di guasto
Un interruttore con la corrente nominale corretta potrebbe comunque non essere idoneo se il suo potere di interruzione è inferiore alla corrente di cortocircuito presunta.
Errore 7: Confondere la tensione di controllo con la tensione di potenza
Il motore può essere a 400 VAC, mentre la bobina del contattore può essere a 24 VDC o 230 VAC. Controllare sempre il circuito di comando.
FAQ
Posso selezionare un contattore basandomi solo sui kW del motore?
No. I kW del motore forniscono un punto di partenza, ma la selezione finale deve basarsi sulla corrente a pieno carico del motore, sulla tensione, sulla categoria di utilizzo come AC-3 o AC-4, sul ciclo di lavoro e sulle tabelle di classificazione del produttore.
Che cos'è la categoria di impiego AC-3 per contattori?
AC-3 è una categoria di impiego IEC comunemente utilizzata per l'avviamento e lo spegnimento di motori a gabbia di scoiattolo una volta che il motore ha raggiunto la velocità di regime. È la classificazione fondamentale per molte applicazioni standard di contattori per motori.
Che cos'è la categoria di impiego AC-4 per contattori?
AC-4 copre servizi motore più gravosi come l'avviamento a impulsi (inching), l'inversione di marcia e la frenatura in controcorrente (plugging). Un contattore idoneo per AC-3 potrebbe non essere adatto per AC-4 a parità di potenza del motore.
È necessario un relè termico se è già presente un interruttore magnetotermico?
Spesso sì. Un interruttore magnetotermico generico fornisce protezione contro cortocircuiti e protezione della linea, ma la protezione da sovraccarico del motore richiede solitamente un relè termico, un relè elettronico di sovraccarico o un salvamotore (MPCB) selezionato in base alla corrente nominale del motore.
Qual è la differenza tra un salvamotore (MPCB) e un relè termico?
Un relè termico protegge contro il sovraccarico prolungato del motore, ma solitamente necessita di una protezione separata contro il cortocircuito. Un salvamotore (MPCB) può fornire sia la protezione da sovraccarico che quella da cortocircuito in un unico dispositivo, se selezionato e dimensionato correttamente.
Un MCB può proteggere un motore?
Un interruttore magnetotermico (MCB) può essere utilizzato in alcuni circuiti di piccoli motori come parte dello schema di protezione, ma non costituisce automaticamente una soluzione completa per la protezione del motore. È necessario verificare la corrente di avviamento, la curva di intervento, la protezione dei cavi, il potere di cortocircuito e la protezione contro il sovraccarico.
Come scelgo la taglia dell'interruttore per un motore?
Partire dalla corrente a pieno carico del motore, dalla sezione del cavo, dalla corrente di avviamento e dalla corrente di cortocircuito presunta. Successivamente, selezionare un interruttore, un salvamotore (MPCB), un interruttore scatolato (MCCB) o un fusibile che consenta un avviamento normale, protegga il cavo e abbia un potere di interruzione sufficiente.
Perché il mio interruttore motore scatta durante l'avviamento?
Le cause comuni includono una corrente di avviamento superiore alla curva di intervento, bassa tensione, eccessiva inerzia del carico, tipo di interruttore errato, impostazione istantanea non corretta, caduta di tensione, sovraccarico meccanico o un metodo di avviamento non idoneo.
Posso utilizzare un interruttore di taglia superiore per evitare scatti intempestivi?
Non senza aver verificato la protezione del cavo, la protezione del motore e l'estinzione del guasto. Sovradimensionare l'interruttore potrebbe nascondere il sintomo lasciando il cavo o il motore privi di protezione adeguata.
Qual è il modo più sicuro per selezionare un avviatore motore?
Utilizzare la corrente di targa del motore, il servizio dell'applicazione, il metodo di avviamento, il livello di cortocircuito, l'impostazione del relè di sovraccarico, la categoria di utilizzo del contattore e le tabelle di coordinamento del produttore per la combinazione di dispositivi selezionata.
Sintesi
La potenza del motore è utile, ma non è sufficiente. Una selezione affidabile dell'avviatore motore inizia con la corrente a pieno carico, per poi verificare il servizio del contattore, la protezione da sovraccarico, la protezione da cortocircuito, il coordinamento e la tensione di controllo.
Per la maggior parte dei quadri motore in bassa tensione:
- Selezionare il contattore in base al servizio motore AC-3 o AC-4, non alla corrente AC-1.
- Impostare la protezione da sovraccarico in base alla corrente di targa del motore.
- Scegliere il dispositivo di protezione contro il cortocircuito in base al livello di guasto, alla sezione del cavo, alla corrente di avviamento e al coordinamento.
- Verificare l'intera combinazione dell'avviatore, non solo ogni singolo dispositivo isolatamente.
Per la selezione del controllo motore VIOX, consultare il Contattore di CA, Il Relè Di Sovraccarico Termico, e le guide di supporto su contattore vs avviatore motore, Selezione del relè di sovraccarico termico, Relè di sovraccarico termico vs MPCB, e contattore vs interruttore automatico.
Fonti utilizzate
- Pagina VIOX corrente: Come selezionare contattori e interruttori automatici in base alla potenza del motore
- Panoramica sui contattori e categorie di utilizzo IEC
- Panoramica sulle categorie di utilizzo IEC
- VIOX: Contattore vs Avviatore motore
- VIOX: Guida alla selezione del relè di sovraccarico termico
