Avviamento motori elettrici con un gruppo elettrogeno.
Se fossimo crudeli e senza scrupoli, potremo semplicemente fare un copia-incolla delle formule necessarie a calcolare la potenza di un gruppo elettrogeno noto l’assorbimento di un motore elettrico, ma vogliamo rendere questo argomento il più semplice possibile, trattandolo senza complicare le cose, e soprattutto fornendo consigli pratici e non teorici.
Devi avere a disposizione tutti, ma proprio tutti i dati del motore elettrico da alimentare, e nel caso di una batteria di motori, devi conoscere la sequenza di avviamento.
Il tutto è finalizzato alla scelta ed al dimensionamento di un generatore per alimentare uno o più motori elettrici.
Analizziamo prima di tutto quali sono le variabili principali da considerare:
La sequenza di avviamento o la contemporaneità di avviamento ed i relativi tempi di inserzione.
La tipologia di avviamento, se avviamento stella-triangolo oppure diretto.
La caduta di tensione durante l’avviamento.
Alla luce dei tre fattori sopra riportati, la scelta di un gruppo elettrogeno per l’alimentazione di un motore elettrico non è semplice, ma soprattutto non è vincolata dalla sola potenza del motore.
Durante l’avviamento, la corrente assorbita da un motore asincrono è pari ad N volte la corrente assorbita a regime, da 4 a 8 volte nel caso di un avviamento diretto.
Questo significa che l’alternatore deve fornire una potenza apparente N volte superiore a quella fornita a regime di potenza nominale.
Come priorità dobbiamo determinare quale sia la corrente che effettivamente assorbita dal motore quando è a regime, dato rilevabile dalla targa del motore.
Cosa devi fare se non hai la targa del motore elettrico da alimentare?
Assolutamente niente! Se il motore elettrico è sprovvisto di targa identificativa questo non deve essere alimentato poiché non rispetta la normativa. Niente targa = niente dimensionamento!
Fermo restando quanto sopra, uno degli errori più banali è proprio quello di basare il dimensionamento esclusivamente sulla potenza apparente dell’alternatore, dimenticando che questo preleva la sua potenza attiva direttamente dal motore termico. Se consideriamo il fattore di potenza di un motore asincrono all’avviamento è circa la metà di quello nominale, questo di contro dimezza la potenza attiva necessaria per l’avviamento.
Bene, quindi con un avviamento stella-triangolo tutti i problemi di avviamento con gruppo elettrogeno sono risolti?
Assolutamente no. La potenza richiesta al generatore si riduce a un terzo rispetto a quella indicata per l‘avviamento diretto.
Una parentesi sul sistema di avviamento: L'avviamento stella-triangolo continua ancora ad essere inteso come la soluzione a problemi che spesso non esistono! Sono scelte progettuali da valutare caso per caso, valutando anche altri fattori legati all’impianto alimentato.
Con l’avviamento soft-start, la corrente di avviamento generalmente non supera il doppio della corrente nominale del motore elettrico, perciò la corrente richiesta al gruppo elettrogeno durante lo spunto del motore si riduce, ma non si annulla. Questo contrariamente al luogo comune per cui con un avviatore statico ogni problema di avviamento sia risolto senza il dimensionamento dedicato del generatore. Inoltre, con l’utilizzo di un sistema soft-start si introducono altri fattori da considerare in fase progettuale, ovvero il costo, che deve giustificare la rinuncia ad acquistare un generatore più potente, e l’introduzione di armoniche.
Tratteremo l’argomento “Armoniche” in un altro articolo, per ora dobbiamo ricordare che nel dimensionare un gruppo elettrogeno, è indispensabile verificare che questo possa sopportare la distorsione armonica.
Dimensionamento senza turbocompressore?
Un dettaglio, si fa per dire, da non trascurare è che il dimensionamento del gruppo elettrogeno, a prescindere che debba alimentare un motore elettrico oppure un altro dispositivo ad alto assorbimento durante l’avviamento, si calcola sempre considerando la potenza netta del motore senza il turbocompressore, dato che all’avviamento del Diesel, i gas di scarico utilizzati dal turbo, al momento dell’azionamento a vuoto non hanno ancora la potenza necessaria per azionare il turbocompressore.
La caduta di tensione
In realtà un dimensionamento corretto dovrebbe prendere in considerazione la caduta di tensione durante l’avviamento, dato che ad una tensione ridotta il motore elettrico assorbe maggiore potenza dal gruppo elettrogeno.
Se per la scelta di un gruppo elettrogeno vengono seguite le linee guida sopra riportate, all'avviamento di un motore elettrico la caduta di tensione risulterà essere intorno al 20% oppure 30%.
Va sempre tenuto conto che nel caso sia da avviare una batteria di più motori elettrici di grande potenza, per evitare di dover selezionare un gruppo elettrogeno di eccessiva potenza, si possono progettare avviamenti temporizzati di uno o più motori per volta.
Per comprendere meglio la caduta di tensione durante lo spunto di un motore elettrico, dobbiamo considerare cosa accade all'alternatore.
L'elevata corrente per un breve periodo di tempo causa sull’impedenza interna dell'alternatore una caduta di tensione importante ai morsetti dell'alternatore stesso. La caduta di tensione deve essere sempre limitata in maniera tale da consentire l’avvio del motore e di tutte le altre masse rotanti senza compromettere il corretto funzionamento degli utilizzatori collegati al gruppo elettrogeno.
Per concludere, è fondamentale considerare che se oltre ad uno o più motori elettrici, il generatore alimenta utenze di diverso tipo, queste potrebbero non essere compatibili con le tolleranze dei motori elettrici in termini di caduta di tensione e oscillazione di frequenza.
Questo articolo si applica a tutte le apparecchiature azionate da un motore elettrico, comprese pompe, elettropompe, ventilatori, aspiratori, etc etc.
Mentre dimensionate un gruppo elettrogeno, ricordate che se lo dimensionate bene, ci sarà sempre qualcuno che vi domanderà: Ma Tu, sei un Ingegnere?
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