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Ecco gli argomenti di oggi:
I motori e il loro avviamento.
Funzionamento del soft starter.
Parametri di configurazione dei soft starters.
Connessione tra soft starter e plc.
Comparazione tra soft star e inverter per scegliere la soluzione appropriata.
I motori e il loro avviamento.
Come abbiamo visto nell’articolo dedicato agli inverters, i motori trovano largo impiego nell’automazione industriale, e tra questi molti sono alimentati a 380V in corrente alternata. Parliamo di motori con potenze che vanno da poche decine di watt fino a diversi Kilowatt, a seconda delle applicazioni.
I motori, soprattutto di grossa potenza, quando vengono avviati subiscono uno stress elettrico e meccanico non indifferente, questo può a lungo andare avere delle conseguenze sull’apparecchio e pregiudicarne il funzionamento.
Oltre a questo, quando avviamo un motore sappiamo che la corrente di spunto viene elevata per diverse volte, questo fenomeno può portare ad abbassamenti di tensione nelle alimentazioni e altri inconvenienti di tipo elettrico; per questo motivo controllare la partenza e l’arresto dei motori è oggi una pratica comune.
Funzionamento del soft starter.
Se l’inverter è in grado di controllare oltre che l’avviamento e l’arresto, la velocità del motore in ogni momento, il soft starter ha delle funzioni più circoscritte: egli agisce durante l’avviamento e l’arresto, tuttavia non permette di variare la velocità del motore durante la marcia.
Il costo di un soft starter è inferiore a quello dell’inverter, e nella scelta di quale apparecchiatura utilizzare per il nostro motore si terrà conto delle esigenze del processo.
Vediamo ora lo schema del principio di funzionamento di un soft starter, eccolo nella prossima immagine.
Il componente fondamentale di un soft starter si chiama tiristore (thyristor), anche nominato SCR (Silicon controlled rectifier). Questo oggetto, similmente al diodo, lascia passare la corrente solamente in un senso e, a differenza di ciò che avviene con i diodi, nel tiristore abbiamo anche un terminale che si chiama gate, il quale serve ad attivare e disattivare il passaggio; in pratica è come avere un diodo con un interruttore.
Che cosa succede nel soft starter quando avviamo il motore? L’apparecchio controlla i tiristore attivando i diversi gate in maniera controllata, attraverso un microprocessore; in questo modo si decide quanta della tensione in ingresso fornire alle fasi del motore e di conseguenza la sua velocità.
Gradualmente il soft starter aumenta la quantità di energia fornita in uscita, finché questa raggiunge il valore massimo; a quel punto il circuito viene bypassato da un contattore e il motore riceve la normale alimentazione che lo fa funzionare a piena potenza.
Anche quando si impiega un soft starter, sul circuito di alimentazione motore troviamo la classica protezione termica, così come il contattore.
Parametri di configurazione dei soft starters.
I soft starter vengono utilizzati per l’avviamento di pompe, agitatori, motori per nastri trasportatori, e in generale dove è necessario controllare la potenza dei motori in fase di avviamento e arresto. Diversamente dagli inverters, i soft starter vengono spesso configurati anche attraverso semplici interruttori, potenziometri e selettori rotativi a bordo degli apparecchi stessi.
Nella prossima immagine vediamo il frontale di un soft starter di tipo base della Siemens, il modello è il Sirius 3RW30. Questo in particolare in grado di controllare motori con potenza fino a 11 KW.
Nell’immagine sopra vediamo che il soft starter della Siemens ha dei led che segnalano il sovraccarico del motore, la fase di avviamento o bypass, e altre segnalazioni come quella di errore e protezione termica intervenuta. L’apparecchio possiede un pulsante di reset fault e di test, più tutta una serie di “viti” per fornire i parametri di funzionamento del motore.
Tra i parametri configurabili per i soft starter troviamo la classe di avviamento, la percentuale di tensione iniziale fornita in uscita, le rampe di accelerazione e decelerazione, la corrente del motore e la limitazione della stessa.
Connessione tra soft starter e plc.
Per quanto riguarda l’utilizzo dei soft starter con i plc, solitamente questi sono connessi utilizzando uscite digitali per avviare il motore e resettare i fault (mediante dei contatti), e ingressi digitali per conoscere lo stato di funzionamento ed eventuale anomalia.
Oggi ci sono in commercio soft starter in grado di essere configurati e di colloquiare con il plc attraverso i bus di rete, per esempio in Profibus, in Controlnet oppure in Profinet; in questo caso gli apparecchi vengono gestiti attraverso i loro display, i selettori, oppure nelle suite di programmazione dei plc stessi.
Nella prossima immagine vediamo una piccola rete Profinet su cui troviamo un plc della serie S7-1500, un soft starter di tipo 3RW55 e un pannello operatore TP1200 Comfort.
Quando si integrano apparecchiature dello stesso fornitore, la loro configurazione e il loro utilizzo è più semplice, visto che oggi si cerca di concentrare tutte le attività all’interno della stessa suite di programmazione; quella che vediamo nell’immagine è il TIA Portal della Siemens.
Comparazione tra soft star e inverter per scegliere la soluzione appropriata.
Riassumiamo di seguito le caratteristiche dei soft starters in relazione a quelle degli inverters:
Il soft starter viene utilizzato solamente in fase di avviamento e arresto del motore.
L’apparecchio viene bypassato una volta che il motore è avviato.
Il soft starter non crea interferenze armoniche sui segnali elettrici.
Il costo di un soft starter è minore rispetto a quello di un inverter.
Lo spazio occupato è inferiore, così come il risparmio di energia.
L’inverter controlla il motore di continuo, non solo in fase di avviamento e arresto.
L’inverter crea delle interferenze armoniche elettriche, per questo motivo lo si utilizza accoppiato con dei filtri.
Il costo dell’inverter è maggiore rispetto a quello del soft starter.
Lo spazio occupato da un inverter è maggiore, così come il risparmio di energia.
Nella prossima immagine troviamo ciò che abbiamo appena visto in una tabella comparativa, questa potrà essere utile nella scelta di quale apparecchio da installare per controllare il nostro motore.
