Avviamento stella-triangolo di un motore asincrono trifase

Schema elettrico di un avviamento stella-triangolo

Quando l’elevata corrente di spunto che contraddistingue l’avviamento diretto costituisce un problema insormontabile, è necessario ricorrere a sistemi di avviamento a tensione ridotta. In questo modo viene proporzionalmente ridotta la corrente ma, per contro, anche ridotta, in modo quadratico, la coppia motrice.

Il più diffuso sistema di avviamento di motori a gabbia a tensione ridotta è l'avviamento stella-triangolo (vedere figura 3).

Fig.3: Schema elettrico di un avviamento stella-triangolo

Attraverso dei contattori opportunamente collegati il motore viene inizialmente inserito con le fasi collegate a stella. Durante la fase di spunto (fasi collegate a stella) la corrente risulta 1/3 di quella che si stabilirebbe se il motore fosse avviato a piena tensione (avviamento diretto), in quanto con il collegamento a stella si ha in linea una corrente pari a quella di fase, e questa è 1,73 volte minore della corrente di fase relativa al collegamento a triangolo, ma la corrente di fase a triangolo è 1,73 volte minore di quella di linea e quindi nel collegamento a stella si ha che la corrente di linea è 1/3 di quella relativa al collegamento a triangolo. Anche la coppia di spunto risulta ridotta a 1/3 poiché dipende dal quadrato della tensione di alimentazione la quale è 1,73 volte più bassa.

Vantaggi e svantaggi dell'avviamento stella-triangolo

I vantaggi dell’avviamento stella-triangolo consistono in una maggiore semplicità costruttiva e in un minor costo se paragonato agli altri tipi di avviamenti a tensione ridotta e nella limitazione della corrente di avviamento a valori estremamente bassi. Per contro presenta anche diversi svantaggi: dall’utilizzo di 3 contattori, a un maggior costo cavi in quanto vengono portati 2 cavi tripolari al motore, all’impossibilità di scelta delle caratteristiche di avviamento in quanto i parametri sono predefiniti e non possono essere minimamente regolati, senza dimenticarsi che genera dei problemi durante la commutazione da stella a triangolo (in termini di picchi di corrente).

Durante la commutazione esistono in effetti due ordini di problemi. Il primo è costituito dal fatto che si potrebbe verificare un cortocircuito tra il contattore di triangolo che sta chiudendosi e quello di stella che sta aprendosi ma attraverso il quale potrebbe circolare ancora della corrente tramite l’arco di apertura.

Una commutazione troppo rapida provoca un corto attraverso l’arco dei contatti. Si determina allora l’intervento delle protezioni da corto e la messa fuori servizio della macchina, oltre al rischio di danneggiare i contattori. Questo problema è facilmente risolvibile con l’ausilio di un blocco meccanico oppure attraverso un temporizzatore con pausa di commutazione, cioè un temporizzatore che prima di commutare in triangolo aspetta un tempo predefinito (di solito 50 ms) sufficiente a far estinguere completamente l’arco elettrico sul contattore di stella in fase di apertura.

Un altro problema è costituito invece dal fatto che quando si commutano le fasi del motore da stella in triangolo, il motore subisce un’improvvisa accelerazione che determina l’insorgere di picchi di corrente. Se si dovesse realizzare la commutazione in un punto ancora lontano da quello in cui il motore raggiunge la sua velocità nominale di stella questi picchi potrebbero risultare di notevole intensità, in alcuni casi addirittura tali da far intervenire le protezioni contro il cortocircuito o da incollare i contatti dei contattori di stella e/o di triangolo. Naturalmente anche attendere troppo tempo per la commutazione può creare problemi perché in questo modo si andrebbe a sovraccaricare il contattore di stella.

È proprio per questi motivi che è necessario adottare una particolare cura nella progettazione di questo sistema di avviamento: in particolare la scelta del tempo di commutazione deve risultare molto precisa. Una forte limitazione all’utilizzo di questo tipo di avviatore consiste nel fatto che può andar bene solo per macchine operatrici con bassa coppia resistente o che si avviano a vuoto.

Nell’avviamento stella-triangolo i contattori vengono scelti per una portata almeno pari al 58% del valore nominale per quanto riguarda la linea e il triangolo e al 33% per la stella (con tempi di avviamento fino a 20 s). Per tempi di avviamento superiori ci si deve attenere alle tabelle di scelta dei costruttori (di solito oltre 20 s il contattore di stella è di grandezza equivalente agli altri). Il termico viene collegato a valle del contattore di linea e viene tarato sul 58% della corrente nominale del motore. Per tempi di avviamento fino a 20 s è ancora possibile utilizzare un termico per avviamento normale (classe di sgancio 10).

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