Interruttore differenziale di protezione motore o MPCB
Gli interruttori di protezione per motori sono un tipo specializzato di dispositivo di protezione elettrica progettato specificamente per i motori elettrici, come suggerisce il nome. I motori elettrici hanno molte applicazioni e vengono utilizzati per azionare dispositivi meccanici di ogni tipo, quindi è molto importante proteggerli adeguatamente con MPCB. Di seguito sono riportati solo alcuni esempi di dispositivi azionati da motori elettrici in edifici commerciali e industriali:
Condizionatori d'aria sul tetto, refrigeranti, compressori, pompe di calore e torri di raffreddamento.
Ventilatori di estrazione e iniezione, nonché unità di trattamento dell'aria.
Sistemi di pompaggio dell'acqua.
Ascensori e altri dispositivi di sollevamento.
Nastri trasportatori industriali e altre macchine utilizzate nei processi di produzione.
In tutte queste applicazioni industriali e commerciali di motori elettrici, l'MPCB ha il ruolo chiave di fornire la protezione elettrica.
Cos'è un Interruttore di Protezione per Motori e Quali sono le Sue Funzioni?
Un interruttore di protezione per motori, o MPCB, è un dispositivo elettromeccanico specializzato che può essere utilizzato con circuiti di motori sia a 60 Hz che a 50 Hz. Ha diverse funzioni che gli permettono di fornire un'energia elettrica sicura per i motori:
Protezione contro guasti elettrici come cortocircuiti, guasti linea-terra e guasti linea-linea. L'MPCB può interrompere qualsiasi guasto elettrico inferiore alla sua capacità di interruzione.
Protezione contro sovraccarichi del motore, quando un motore assorbe corrente elettrica superiore al valore indicato sulla targa per un periodo prolungato. La protezione contro sovraccarichi è normalmente regolabile negli MPCB.
Protezione contro squilibri di fase e perdita di fase. Entrambe le condizioni possono danneggiare gravemente un motore trifase, quindi l'MPCB disconnette il motore in entrambi i casi non appena viene rilevato il guasto.
Ritardo termico per impedire che il motore venga riavviato immediatamente dopo un sovraccarico, consentendo al motore di raffreddarsi. Un motore surriscaldato può essere danneggiato permanentemente se viene riavviato.
Commutazione del Circuito del Motore – Gli MPCB sono normalmente dotati di pulsanti o manopole per questo scopo.
Segnalazione dei Guasti – La maggior parte dei modelli di interruttori di protezione per motori ha un display LED che si accende ogni volta che l'MPCB viene attivato. Questo è un'indicazione visiva per il personale nelle vicinanze che un guasto è avvenuto e che il motore elettrico non deve essere ricollegato fino a quando il guasto non sarà stato risolto.
Riconnessione Automatica – Alcuni modelli di MPCB consentono di inserire un tempo di raffreddamento in caso di sovraccarico, dopo il quale il motore verrà riavviato automaticamente.
I motori elettrici sono equipaggiamenti costosi, quindi il ruolo dell'interruttore di protezione per motori è molto importante. Se un motore non è protetto correttamente, potrebbe essere necessario effettuare lavori di riparazione costosi o addirittura sostituire l'equipaggiamento. Un motore elettrico adeguatamente protetto con un MPCB avrà una vita utile molto più lunga.
Principio di Funzionamento dell'Interruttore di Protezione per Motori
L'interruttore di protezione per motori può essere considerato un sottotipo di interruttore termomagnetico, ma con funzioni aggiuntive specificamente progettate per proteggere i motori elettrici. Il principio di funzionamento di base è simile a quello di tutti gli altri interruttori.
La protezione termica viene utilizzata per proteggere il motore elettrico contro i sovraccarichi. Si basa su un contatto che si espande e contrae, disconnettendo il motore se viene rilevata una corrente eccessiva. È molto importante sapere che la protezione termica ha una risposta ritardata, per consentire le correnti di inizio elevata quando un motore si avvia. Tuttavia, se il motore per qualche motivo non riesce ad avviarsi, la protezione termica si attiverà in risposta alla corrente di inizio protratta.
La protezione magnetica viene utilizzata in caso di cortocircuito, guasto di linea o altro guasto di corrente elevata. A differenza della protezione termica, la protezione magnetica è istantanea; per disconnettere immediatamente le correnti di guasto pericolose.
La principale differenza tra l'MPCB e gli altri interruttori è che l'MPCB può fornire protezione contro lo squilibrio di fase e la perdita di fase. I motori trifase richiedono tre conduttori vivi con tensioni bilanciate per funzionare efficacemente. Uno squilibrio superiore al 2% sarà dannoso per la durata del servizio del motore. Se una delle tensioni di fase viene improvvisamente persa, l'effetto è ancora più dannoso perché il motore continuerà a funzionare con solo due fasi. L'interruttore di protezione per motori è in grado di rilevare queste condizioni misurando le differenze tra le tensioni di fase e disconnette immediatamente il motore quando si verificano. È importante notare che lo squilibrio di corrente di fase è normale nei sistemi trifase che alimentano carichi monofase separati, ma è inaccettabile quando il circuito trifase alimenta un motore elettrico.
Gli MPCB sono anche dotati di un meccanismo di interruzione manuale, consentendo la disconnessione dei motori elettrici per la sostituzione o la manutenzione.
Gli interruttori di protezione per motori sono disponibili in una vasta gamma di valori di corrente, e uno dei loro migliori vantaggi è che molti modelli consentono di regolare il valore di corrente. Ciò significa che lo stesso MPCB può essere configurato per proteggere motori di diversa capacità.
Protezione dei Motori Asincroni
La maggior parte dei motori utilizzati nell'industria sono motori asincroni, anche noti come motori a gabbia di scoiattolo. Questi motori utilizzano l'energia trifase per creare un campo magnetico rotante, che a sua volta magnetizza il rotore e crea un movimento rotatorio. Quando si progetta la protezione elettrica per un motore asincrono e si selezionano gli interruttori di protezione per motori, ci sono alcuni fattori molto importanti da considerare che non sono presenti nella protezione di altri tipi di circuiti elettrici.
I motori asincroni assorbono una corrente di inizio molto elevata durante l'avvio, poiché devono stabilire un campo magnetico rotante. Questa corrente può raggiungere valori del 500% al 800% del valore nominale per frazioni di secondo. Per questo motivo, la protezione magnetica dell'MPCB si attiva a valori superiori al 10 volte la corrente nominale, a differenza di alcuni tipi di interruttori differenziali miniaturizzati che si attivano a valori pari a 3 volte la corrente nominale. In questi casi, l'uso di un interruttore diverso da un MPCB non permetterà nemmeno all'avvio del motore prima che la protezione magnetica si attivi. Per ridurre la corrente di inizio, una pratica molto comune è quella di integrare l'interruttore di protezione per motori con un avviatore di motore a tensione ridotta.
I motori asincroni richiedono che i tre conduttori di fase abbiano una tensione bilanciata per funzionare correttamente. Se i conduttori di fase hanno uno squilibrio superiore al 2%, il motore subirà danni nel tempo e avrà una vita utile ridotta. Il motore elettrico tenderà anche a surriscaldarsi, causando spese energetiche aggiuntive sotto forma di calore disperso. Per questo motivo, un interruttore di protezione per motori deve essere in grado di rilevare lo squilibrio di fase e disconnettere il motore di conseguenza.
Se una delle fasi viene completamente disconnessa, il motore continuerà a funzionare ma la corrente nelle due fasi rimanenti salirà sopra il valore nominale a causa dello squilibrio elettrico, probabilmente bruciando le bobine del motore. Per questo motivo, i protettori di motore devono attivarsi immediatamente non appena viene rilevato lo squilibrio di fase o la perdita di fase. Questo è normalmente ottenuto misurando le differenze di corrente tra i conduttori di fase. Se una delle correnti di fase aumenta o diminuisce considerevolmente rispetto alle altre due, è indicativo di squilibrio. Analogamente, se una delle correnti di fase scende a zero mentre le altre due rimangono, è avvenuta una perdita di fase.
Quindi, quali tipi di interruttori possono essere utilizzati per la protezione dei motori asincroni? I produttori offrono generalmente tre diversi interruttori di protezione per motori, disponibili per una vasta gamma di tensioni e correnti, per soddisfare la maggior parte delle esigenze di protezione dei motori asincroni.
È molto comune integrare gli interruttori di protezione per motori con un contattore per consentire il controllo automatico dell'avvio e della disconnessione del motore. Il sistema potrebbe anche includere un dispositivo di protezione contro la bassa tensione, che disconnette il motore in caso la tensione del sistema scenda considerevolmente sotto il valore nominale.
Dimensionamento degli Interruttori di Protezione per Motori (Guida alla Selezione)
I due principali fattori che determinano la dimensione adeguata dell'interruttore di protezione per motori sono la tensione e la corrente indicate sulla targa del motore stesso.
Il valore di tensione dell'MPCB deve corrispondere alla tensione indicata sulla targa del motore. Normalmente, gli interruttori di protezione per motori possono essere utilizzati in una vasta gamma di valori di tensione come 230 V, 380 V, 415 V, 440 V, 500 V e 660 V CA.
Una volta nota la tensione, è necessario controllare la corrente indicata sulla targa del motore elettrico. È importante notare che la corrente effettiva di funzionamento potrebbe essere inferiore alla corrente indicata, specialmente se il motore non è completamente caricato. Tuttavia, l'MPCB deve sempre essere selezionato in base al valore di corrente indicata sulla targa per consentire la corrente di inizio quando il motore si avvia. Ad esempio, un motore con una corrente indicata di 20 ampere potrebbe assorbire una corrente molto inferiore durante l'operazione a carico parziale, ma l'MPCB deve essere selezionato in base al valore nominale di 20 ampere, altrimenti potrebbe attivarsi se il motore viene utilizzato a pieno carico.
Gli interruttori di protezione per motori possono poi essere calibrati al valore esatto di corrente adeguato per il motore elettrico protetto. Solitamente hanno un intervallo di regolazione. Ad esempio, un MPCB nominale da 32 ampere potrebbe essere utilizzabile per motori con correnti nominali tanto basse da 22 ampere. Questo è molto utile se un motore elettrico viene sostituito con un modello più efficiente che richiede una corrente inferiore, poiché non sarà necessario sostituire l'interruttore di protezione per motori.
Anche se un interruttore di protezione per motori è dimensionato correttamente in base al motore elettrico protetto, è anche importante utilizzare cavi adeguati. Per fornire una protezione adeguata, il cavo deve essere in grado di condurre la corrente nominale in modo sicuro. Un cavo sottodimensionato si surriscalderà, l'isolamento si scioglierà e potrebbero verificarsi guasti elettrici anche con un interruttore installato.
Tabella delle Specifiche dell'Interruttore di Protezione per Motori
I produttori di MPCB forniscono solitamente tabelle dove sono presentate le specifiche tecniche dell'interruttore, per semplificare il processo di selezione. La seguente tabella, fornita come esempio, riguarda l'interruttore di protezione per motori SGV2-ME prodotto da CGSL.
I valori di corrente a cui operano le protezioni termiche e magnetiche sono visualizzati nelle colonne di rilascio termico e rilascio magnetico. Prima di installare un MPCB, è molto importante verificare che i valori di tensione e corrente siano compatibili con il motore protetto.
Conclusioni sull'Interruttore di Protezione per Motori
Gli interruttori di protezione per motori svolgono un ruolo molto importante nella sicurezza elettrica, poiché i motori che proteggono hanno una vasta gamma di applicazioni in edifici commerciali e industriali.
I motori asincroni, il tipo più comune di motore elettrico in ambienti industriali e commerciali, hanno requisiti di protezione speciali che possono essere soddisfatti solo da un interruttore di protezione per motori. È anche possibile integrare l'MPCB con altri dispositivi di protezione o automazione come la protezione contro la bassa tensione, timer e avviatori di motore a tensione ridotta.
La selezione adeguata dell'MPCB è fondamentale per fornire
