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ANALISI DEI DATI DI TARGA - CLASSI DI ISOLAMENTO

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ANALISI DEI DATI DI TARGA

CLASSI DI ISOLAMENTO

L'affidabilità e la vita di un motore asincrono dipendono dalle caratteristiche dell' avvolgimento e dell' isolamento. Le forze elettromagnetiche alternate o pulsanti e le sollecitazioni termiche influiscono sulla durata dei componenti dell' avvolgimento e dell' isolamento.



L' invecchiamento  termico é un fenomeno di natura chim 747e44h ica, la degradazione dell' isolamento si manifesta in un progressivo deteriorarsi delle sue proprietà, dovuto alle reazioni chimiche interne e superficiali, la cui velocità aumenta con la temperatura.

Analiticamente si ha una legge del tipo:

t = A * (e)b/T

dove:

t = durata del materiale isolante

T = temperatura assoluta

A,b = costanti tipiche del materiale isolante

e = base dei logaritmi naturali

I valori di A, b sono molto variabili, ma approssimativamente si può affermare che generalmente la turata t si dimezza per un incremento della temperatura T di 10°C.

Le norme CEI 2-3 in accordo con le IEC 85 classificano i materiali isolanti in classi e specificano per ogni classe la temperatura ammissibile (Tm)

Essa si compone della temperatura ambiente ( Ta), della sovratemperatura limite (DT) e di un margine di sicurezza.

Quest' ultimo tiene conto del fatto che, col metodo usualmente impiegato di variazione della resistenza con la temperatura, non si misura il punto più caldo dell' avvolgimento, ma un valore medio del riscaldamento che esso subisce.

In tabella vengono riportati i valori previsti dalla norma per le classi di temperatura attualmente più utilizzate e per una temperatura ambiente di 40° C.

Classe d'isolamento                  E          B          F          H

Temperatura ambiente  40°       40°       40°       40°

Sovratemperatura limite            75°       80°       105°     125°

Margine di sicurezza                          10°       10°       15°

(punto più caldo)

Temperatura limite                120°     130°     155°     180°

ammessa

GRADI DI PROTEZIONE 

La norma CEI 2-16 e nella raccomandazione IEC 34-5, prescrivono che le sigle dei gradi di protezione siano costituite dalle lettere IP ( International Protection ) seguite da due cifre caratteristiche ed eventualmente da una lettera aggiuntiva indicante che le prove contro la penetrazione di acqua sono state effettuate con la macchina ferma (s) o in moto (m);la mancanza di tale sigla significa che le prove sono state eseguite in entrambi i modi.

La prima delle due cifre caratteristiche designa il grado di protezione contro l' ingresso di corpi solidi, la seconda  cifra caratteristica indica il grado di protezione contro la penetrazione di acqua. Tra la sigla IP e le cifre caratteristiche può essere inserita la sigla W, tale sigla significa che la macchina é protetta contro le intemperie.

I gradi di protezione più usati sono i seguenti:

IP12     IP21     IP22     IP23     IP44     IP54     IP55

PRIMA CIFRA

0

Macchina non protetta

1

Macchina protetta contro i corpi solidi aventi dimensioni maggiori di 50 mm

Protezione contro i contatti accidentali od involontari con le parti in tensione o le parti in               movimento all' interno dell' involucro, di una grande superficie del corpo umano, per esempio                  una mano, o suo avvicinamento a tali parti ( ma non contro l' accesso volontario).

2

Macchina protetta contro i corpi solidi aventi dimensioni maggiori di 12 mm

Protezione contro i contatti delle dita o oggetti simili di lunghezza  non superiore ad 80 mm con le parti in tensione o le parti in movimento interne all' involucro o loro avvicinamento a tali parti.

3



Macchina protetta contro i corpi solidi aventi dimensioni maggiori di 2,5 mm

Protezione contro il contatto con le parti in tensione o in movimento all' interno dell' involucro di utensili o fili con diametro maggiore di 2,5 mm o loro avvicinamento a tali parti.

4

Macchina protetta contro i corpi solidi aventi dimensioni maggiori di 1 mm

Protezione contro il contatto con le parti in tensione o in movimento all' interno dell' involucro di fili o piattine di spessore superiore a 1 mm o loro avvicinamento a tali parti.

5

Macchina protetta contro la polvere

Protezione contro il contatto o l' avvicinamento con parti in tensione o in movimento all' interno dell' involucro. La penetrazione della polvere non é totalmente impedita, ma la polvere non deve entrare in quantità tale da nuocere al buon funzionamento del motore.

SECONDA CIFRA

0

Macchina non protetta

1

Macchina protetta contro la caduta verticale di gocce d'acqua

Le gocce d'acqua che cadono verticalmente non devono provocare effetti dannosi.

2

Macchina protetta contro la caduta di gocce d'acqua con inclinazione massima di 15°

Le gocce d'acqua che cadono verticalmente non devono provocare effetti dannosi quando la macchina é inclinata di un angolo fino a 15° rispetto alla sua posizione normale.

3

Macchina protetta contro la pioggia

L'acqua che cade a pioggia secondo la direzione inclinata con la verticale di un angolo inferiore o uguale a 60° non deve provocare effetti dannosi.

4

Macchina protetta contro gli spruzzi d'acqua

L'acqua spruzzata contro la macchina da qualsiasi direzione non deve provocare effetti dannosi

5

Macchina protetta contro i getti d'acqua

L' acqua proiettata con un ugello sulla macchina da qualsiasi direzione non deve provocare effetti dannosi.

6

Macchina protetta contro le ondate

Nel caso di ondate oppure di getti, l'acqua non deve penetrare nella macchina in quantità dannosa.

7

Macchina protetta contro gli effetti dell' immersione

Non deve essere possibile la penetrazione d'acqua in quantità dannosa all' interno della macchina immersa in acqua, in condizioni determinate di pressione e durata.

8

Macchina protetta contro gli effetti della sommersione

La macchina é adatta per rimanere sommersa permanentemente in acqua nelle condizioni specificate dal costruttore.

IL TIPO DI SERVIZIO

I motori asincroni sono progettati normalmente per servizio continuo, temperatura ambiente 40°, altitudine di 1000 metri sul livello del mare.

I motori vengono spesso utilizzati in condizioni diverse che le norme CEI 2-3 classificano nel modo seguente:

SERVIZIO CONTINUO:S1

Funzionamento a carico costante di durata sufficiente al raggiungimento dell' equilibrio termico

SERVIZIO DI DURATA LIMITATA :S2

Funzionamento a carico costante per un periodo di tempo determinato, inferiore a quello richiesto per raggiungere l' equilibrio termico, seguito da un periodo di riposo di durata sufficiente a ristabilire l' uguaglianza fra la temperatura della macchina e quella del fluido di raffreddamento con una tolleranza di 2°C.

SERVIZIO INTERMITTENTE PERIODICO:S3

Sequenza di cicli di funzionamento identici, ciascuno comprendente un periodo di funzionamento a carico costante e un periodo di riposo.




In questo servizio il ciclo é tale che la corrente di avviamento non influenza la sovratemperatura in maniera significativa.

SERVIZIO INTERMITTENTE PERIODICO CON AVVIAMENTO:S4

Sequenza di cicli di funzionamento identici, ciascuno comprendente una fase non trascurabile di avviamento, un periodo di funzionamento a carico costante e un periodo di riposo.

SERVIZIO INTERMITTENTE PERIODICO CON FRENATURA ELETTRICA:S5

Sequenza di cicli di funzionamento identici, ciascuno comprendente una fase di avviamento, un periodo di funzionamento a carico costante, una fase di frenatura elettrica rapida e un periodo di riposo.

SERVIZIO ININTERROTTO PERIODICO CON CARICO INTERMITTENTE:S6

Sequenza di cicli di funzionamento identici, ciascuno comprendente un periodo di funzionamento a carico costante e un periodo di funzionamento a vuoto. Non esiste alcun periodo di riposo.

SERVIZIO ININTERROTTO PERIODICO CON FRENATURA ELETTRICA:S7

Sequenza di cicli di funzionamento identici, ciascuno comprendente una fase di avviamento, un periodo di funzionamento a carico costante e una fase di frenatura elettrica.

SERVIZIO INTERMITTENTE PERIODICO CON VARIAZIONI CORRELATE DI CARICO E DI VELOCITA':S8

Sequenza di cicli di funzionamento identici, ciascuno comprendente un periodo di funzionamento a carico costante corrispondente a una prestabilita velocità di rotazione, seguito da uno o più periodi di funzionamento con altri carichi costanti corrispondenti a diverse velocità di rotazione (realizzato per esempio mediante cambio del numero di poli nel caso di motori a induzione). Non esiste alcun periodo di riposo.

SERVIZIO CON VARIAZIONI NON PERIODICHE DI CARICO E VELOCITA':S9

Servizio in cui generalmente il carico e la velocità variano in modo non periodico nel campo di funzionamento ammissibile. Questo servizio comprende sovraccarichi applicati frequentemente che possono essere largamente superiori ai valori di pieno carico.

MISURA DELLA RESISTENZA OHMICA DEGLI AVVOLGIMENTI

La misura della resistenza ohmica degli avvolgimenti viene eseguita sia per rilevare eventuali anomalie negli avvolgimenti stessi sia per poter eseguire i calcoli necessari per interpretare le prove.

La misura viene eseguita, su macchina a temperatura ambiente, mediante opportuni ponti a filo o mediante il metodo volt- amperometrico.

La prova può apparire banale, ma richiede una certa attenzione in quanto, soprattutto nei motori di potenza elevata (maggiori di 100 Kw), il valore della resistenza degli avvolgimenti é piuttosto piccolo ed é pertanto facile commettere degli errori nell' esecuzione della misura.

Le misure delle singole fasi devono risultare omogenee tra di loro ed il più possibile identiche.

Per macchina di piccola potenza, specialmente se avvolte a macchina, possono rilevarsi delle differenze di resistenza tra una fase e l' altra legate al tipo di avvolgimento impiegato.

 LA PROVA A VUOTO

La prova di funzionamento a vuoto é una delle prove più semplici che possono essere eseguite sui motori asincroni tifasi.

Tale prova permette di ottenere una prima visione d'insieme del motore e permette di verificare che non siamo stati effettuati errori macroscopici nell' eventuale riavvolgimento.

La prova a vuoto ha infatti lo scopo di verificare la corretta esecuzione degli avvolgimenti (numero di spire), il valore del traferro tra statore e rotore, la funzionalità dei cuscinetti, l' isolamento e le perdite dei lamierini magnetici impiegati.

Durante la prova, il motore, viene installato, fissato o eventualmente appoggiato su un piano in modo tale da consentire una corretta rotazione del motore e garantire la stabilità meccanica del motore stesso.

Il motore viene alimentato attraverso la propria morsettiera da una linea trifase e a tensione variabile tra  0 e circa il 130% della tensione nominale.

Durante la prova, iniziando da circa il 15/20% della tensione nominale, vengono rilevati i valori della tensione di alimentazione, la corrente assorbita, la potenza assorbita ed il numero di giri.

Dai dati di targa possiamo risalire sebbene in modo molto grossolano alla corrente a vuoto, che ci servirà per scegliere gli strumenti più opportuni per la prova.

Abbiamo supposto un cosfi pari a 0,7 e un rendimento di 0,7 e sostituendoli nella seguente formula abbiamo ricavato il valore della corrente nominale, il quale é simile a quello dei dati di targa.

In = P/(V*cosfi*1,73*0,7)

Nel trasformatore la corrente a vuoto assume valori trascurabili, ma nel motore questo non accade, a causa della presenza del traferro.

La Io assume valori pari al 20/30/40 % della corrente nominale, ed é in base al valore di tale corrente che andremo a scegliere gli strumenti opportuni.

Per il calcolo delle perdite meccaniche, si fa ricorso al metodo grafico. Si disegna l' andamento di Pfe + Pm in funzione di Po.

Le perdite meccaniche rimarranno sempre all' incirca uguali, mentre le perdite nel ferro aumentano all' aumentare della tensione.

Pertanto estrapolando alla tensione uguale a 0 é possibile ricavare il valore delle sole perdite meccaniche.







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