Indice
In questa guida spieghiamo quali sono le caratteristiche del softstarter e vediamo quali risultano essere i prezzi dei vari prodotti.
Il softstarter o avviatore elettronico dolce è uno tra i dispositivi maggiormenti usati per l’avviamento dei motori. Esso ricade tra quelli a tensione statorica ridotta, cioè quelli in cui si vuole ridurre la corrente di avviamento riducendo la tensione di alimentazione. Tra i sistemi di avviamento a tensione statorica ridotta, il softstarter è indubbiamente il più performante. Ed è proprio per questo che queste tipologie di avviatori trovano sempre maggior impiego negli impianti. Questo avviene non solo per le caratteristiche proprie dei softstarter quale l’ottimizzazione dell’avviamento, ma anche per altri vantaggi quasi sempre presenti, quali l’arresto controllato, la frenatura controllata, il risparmio energetico, le funzioni di monitoraggio e protezione motore.
I tipici e principali campi di impiego del softstarter sono ventilatori, compressori, pompe, nastri trasportatori, mixer, seghe circolari, estrusori, ascensori, montacarichi, macine, mulini e in genere macchine con elevati momenti di inerzia generati da grosse masse.
Come Funziona il Softstarter
Questi dispositivi sono composti da una elettronica di potenza totalmente controllata e da un sistema di comando a microprocessore. Il funzionamento dei softstarter si base sulla parzializzazione della tensione di rete attraverso tre coppie di tiristori in antiparallelo, una per fase. Il comando è fornito da un microprocessore il cui programma è memorizzato in una Eprom. Durante l’avviamento il microprocessore controlla i tiristori così da aumentare la tensione in modo continuo fino al raggiungimento del valore nominale, mentre la frequenza non viene assolutamente variata. Il risultato è quello di ottenere un avviamento dolce e graduale e una limitazione della corrente di avviamento senza brusche accelerazioni o strappi. Ma il grande vantaggio del softstarter è soprattutto quello di ottimizzare l’avviamento per meglio adattarlo alle specificità del caso. Infatti i parametri di avviamento (tensione di alimentazione e tempo di rampa o di accelerazione) sono liberamente selezionabili.Grazie a questa caratteristica è possibile settare i valori più corretti di rampa e tensione così da garantire un avviamento dolce e graduale con un’accelerazione costante e con la minor corrente di spunto possibile.
I principali vantaggi del softstart possono quindi essere riassunti in
-limitazione della corrente di avviamento
-avviamento dolce, graduale e senza strappi
-regolabile e quindi adattabile alle specificità dell’applicazione
-risparmio energetico
-gestione da personal computer
-possibilità di disporre di un’apparecchiatura collegabile su una rete di comunicazione e quindi controllabile a distanza.
Per contro, il loro principale svantaggio è il costo superiore rispetto agli altri avviatori elettromeccanici a tensione statorica ridotta.
Funzionalità Softstarter
I moderni softstarter dispongono di diverse funzioni di avviamento e di arresto.
Avviamento dolce a limitazione di coppia (o di tensione). Risulta essere funzione di avviamento più semplice e più usata dell’avviatore elettronico. Consiste nell’impostazione di una semplice rampa di tensione o di coppia. La tensione viene portata gradualmente da un livello iniziale, selezionato dall’utilizzatore, fino al 100% della tensione di linea. L’aumento della tensione avviene in modo dolce e progressivo attraverso la parzializzazione realizzata dall’elettronica di controllo. I valori iniziali prescelti devono essere sufficientemente elevati per assicurare che il motore inizi immediatamente ad accelerare. Il tempo di rampa deve essere il più corto possibile, in grado di avviare il motore.
Naturalmente il motore, esaurita la rampa di accelerazione potrebbe non aver ancora raggiunta la velocità nominale o potrebbe averla già raggiunta da tempo, essendo questo aspetto in relazione alla natura del carico e alla sua coppia resistente.
Avviamento dolce a limitazione di corrente. In questo caso viene impostato un valore limite di corrente espresso in termini percentuali della corrente nominale del motore. Il softstarter controllerà la tensione ai terminali del motore in modo che la corrente del motore non superi mai questo valore durante l’avviamento. Viene usato in particolare quando si hanno problemi con la rete di alimentazione e quindi si vuole controllare specificamente la corrente di avviamento. Solitamente i valori entro i quali la corrente può essere limitata variano dal 50 al 600% della corrente nominale.
Impulso di tensione all’inserzione (kick start). Si abbina ai casi precedenti, costituendone una variante. In questo caso viene fornito un impulso di tensione all’avviamento allo scopo di garantire la partenza del motore anche in presenza di applicazioni che presentano all’avviamento elevate coppie resistenti (frantoi, mulini…).
Al termine dell’impulso la tensione scenderà fino a riprendere la rampa impostata. È sempre possibile regolare l’intensità e il tempo di permanenza di questo impulso. L’intensità può essere regolata dallo 0 al 100% della tensione nominale mentre la durata dell’impulso varia normalmente da 0 a 2 secondi.
Avviamento a piena tensione. In questo caso si imposta la piena tensione per tutta la durata dell’avviamento. È di fatto un avviamento diretto. Viene di solito utilizzato in casi di emergenza, cioè quando per ragioni particolari la coppia resistente allo spunto, in modo del tutto occasionale, assume valori estremamente alti. In questo caso è l’esigenza di garantire comunque l’avviamento che suggerisce di ricorrere a questo tipo di soluzione.
Arresto dolce. È la classica funzione di arresto. Con essa si ricrea una rampa inversa, cioè si fa in modo che durante la fase di arresto la tensione non venga subito tolta, ma progressivamente portata a zero seguendo una preimpostata rampa di discesa. Questa funzione è particolarmente utile in quelle applicazioni dove è importante controllare la fase di decelerazione, per esempio nel caso di un nastro trasportatore o di una pompa dove brusche frenate potrebbero generare numerosi problemi. Un caso particolare di decelerazione lenta è costituito dal controllo di pompe.
Controllo pompe. Nei sistemi di pompaggio si verificano sbalzi di pressione ogniqualvolta ci sono cambiamenti improvvisi di portata. Le fasi di avviamento e arresto producono fenomeni simili. Questi sbalzi di pressione possono mettere a dura prova le pareti delle tubazioni., che in alcuni casi esplodono letteralmente. Questo fenomeno viene definito “colpo d’ariete”. Ci sono numerose tecniche di tipo meccanico per la riduzione di questi effetti ma sono tendenzialmente costose e complesse. L’utilizzo di un softstarter con controllo pompa può essere considerato un’ottima soluzione a basso costo. Nei softstarter dotati di questa funzione l’andamento della coppia motrice ricalca perfettamente quello della coppia resistente della pompa minimizzando in tal modo la coppia accelerante. Risulta essere proprio grazie al contenimento della coppia accelerante che si riesce a contenere la variazione di portata e quindi il colpo d’ariete. Questo risultato si ottiene grazie al particolare microprocessore di cui sono provvisti i softstarter che hanno questa funzione. Naturalmente il discorso è simile anche per la fase di arresto della pompa che crea problemi equivalenti se non superiori. Questo succede perchè quando si arresta il motore la pompa si ferma rapidamente. Anche il fluido, che è in movimento, deve fermarsi altrettanto rapidamente provocando forti sbalzi di pressione nelle tubazioni e sulle valvole del sistema. Utilizzando il controllo pompa si evitano perciò brusche variazione di velocità, perchè il motore si ferma molto lentamente.
Frenatura controllata. Questa funzione viene richiesta nei casi in cui la grossa inerzia del motore prolungherebbe eccessivamente i tempi di frenatura. Ci possono essere due casi. Nel primo l’elettronica del softstarter crea una contro coppia che si oppone al moto spontaneo del motore. Questa è la cosidetta “frenatura intelligente” perché non sfrutta una coppia generata da una corrente continua garantendo così una frenatura meno brusca. Nel secondo caso invece la frenatura si ottiene con l’ausilio di un contattore di appoggio che comanda un circuito in corrente continua. Questa crea un contro campo che si oppone al movimento del motore ottenendo così un effetto frenante.
Ottimizzazione del cosφ (risparmio energetico). Un’altra funzione molto apprezzata è quella del risparmio energetico. Il problema si presenta quando il motore marcia a vuoto o con carico ridotto. In questi condizioni d’impiego il cosφ tende ad assumere valori più bassi impegnando più energia del necessario per il mantenimento del campo magnetico. Il softstarter agendo sui valori di tensione riesce a ricondurre il cosj ai valori ottimali. Questa funzione è particolarmente gradita soprattutto nei motori di potenza medio-grande. Non sono affatto rari i casi in cui grazie al risparmio energetico ottenuto, l’investimento affrontato per la spesa del softstarter si ripaga in pochi mesi.
Regolazione dei parametri e delle funzioni
L’impostazione dei parametri sul frontalino dell’apparecchio avviene solitamente tramite dei potenziometri e micro interruttori, attraverso i quali vengono impostate tutte le funzioni e i parametri del softstarter. I softstarter più evoluti hanno a bordo display per la visualizzazione dei dati e delle tastiere di programmazione. Nei moderni softstarter le impostazioni possono essere effettuate anche tramite personal computer attraverso un opportuno software. In questi casi i softstarters sono dotati di una porta di comunicazione seriale. Il software permette anche il controllo in tempo reale del motore monitorando grandezze come la corrente, la coppia del motore… I softstarter sono poi in genere anche dotati di led che segnalano lo stato di funzionamento e le eventuali anomalie presenti.
I moderni softstarter sono anche adatti alla comunicazione su reti e quindi possono essere gestiti direttamente da plc e da sistemi di supervisione.
Dimensionamento del softstarter e delle apparecchiature del circuito
I softstarter si dimensionano in base alla corrente nominale del motore. Nella scelta del softstarter bisogna però tener conto della frequenza di manovra, della temperatura ambiente e delle caratteristiche di avviamento. Infatti nelle applicazioni caratterizzate da lunghi tempi di avviamento e da carichi particolarmente pesanti, l’apparecchio consigliato potrebbe essere di una o due taglie superiori a quello calcolato semplicemente considerando la potenza nominale del motore.Anche in presenza di elevate frequenze di manovra, potrebbe rendersi necessario sovradimensionare l’apparecchio. Il massimo numero di avviamenti all’ora che un softstarter è in grado di realizzare senza declassamenti, varia da apparecchio ad apparecchio ed è funzione delle sue dimensioni, della presenza o meno del dissipatore di calore, da quella del bypass interno.
Il softstarter è collegato in serie alle apparecchiature di comando e di protezione del motore.
Il contattore di linea, in mancanza di dati precisi circa la limitazione della corrente di avviamento viene dimensionato, per motivi prudenziali, sulla corrente nominale del motore in categoria d’impiego AC-3 (cioè quella prevista per il comando diretto dei motori). Il softstarter viene collegato a valle del contattore di linea. Il contattore di linea è assolutamente necessario solo nel caso in cui il softstarter non abbia già a bordo i comandi per la marcia e l’arresto del motore o se non sia predisposto per ricevere simili comandi dall’esterno. Ma anche in simili casi viene spesso utilizzato per ragioni di sicurezza, al fine di garantire la separazione galvanica dalla rete.
Il softstarter è spesso installato con un contattore di bypass qualora si intenda disattivarlo superata la fase di avviamento. Nei moderni softstarters il relè di bypass è integrato. In questo caso il vantaggio che si ottiene è quello di eliminare dal quadro elettrico una fonte notevole (i tiristori del softstarter) di generazione di calore.
Il contattore di bypass viene dimensionato sulla corrente di linea ma considerando la portata in AC-1 perché si inserisce a spunto del motore già avvenuto e quindi deve solo essere in grado di sopportare la corrente nominale del motore. Se esterno il contattore di bypass viene inserito automaticamente da un contatto ausiliario del softstarter stesso che commuta quando riconosce la fine della fase di avviamento.
È possibile realizzare una protezione ottimale del circuito principale con un relè di sovraccarico, una terna di fusibili standard ad es. di tipo gG e una terna di fusibili per la protezione dei semiconduttori (tipo aR). Il relè di sovraccarico proteggeranno il motore dal sovraccarico termico, i fusibili gG proteggeranno motore e apparecchiature di comando della linea dal corto mentre i fusibili extrarapidi per semiconduttori aR sono dedicati alla protezione dei tiristori del softstarter. I fusibili gG e il relè termico possono essere sostituiti da un interruttore magnetotermico. Si utilizzano fusibili extrarapidi per la protezione dei tiristori in quanto garantiscono una sicura e rapida interruzione in caso di alte correnti di cortocircuito, alle quali essi sono particolarmente sensibili. Queste sono le protezioni esterne all’apparecchio. Il softstarter è in genere anche dotato di proprie protezioni. Tra queste solitamente si annoverano la protezione contro i guasti ai tiristori, quella contro la mancanza fase, l’asimmetria delle fasi e quella contro le sovratemperature interne. Al riconoscimento di uno di questi difetti l’apparecchio si disinserisce automaticamente.
Funzioni di monitoraggio e protezione motore
Oltre alla già citata apertura verso la comunicazione sui più diffusi bus di campo presenti nella moderna industria (Probibus, DeviceNet, Modbus.), si stanno diffondendo soluzioni sempre più ricche di funzioni di protezione e controllo dei motori. I softstarter assurgono così non più solo a dei meri controllori di avviamento, ma a delle apparecchiature in grado di garantire una completa ed efficace gestione del motore.
Tra le funzioni di protezione vanno principalmente ricordate: quella contro il sovraccarico di tipo elettronico (quindi con possibilità di selezionare anche diverse classi di sgancio), mancanza fase, squilibrio di corrente, blocco e stallo rotore, sottocarico, guasti verso terra, sovratemperature attraverso termistori Ptc. Tra quelle di controllo la possibilità di visualizzare, tramite display sull’apparecchio stesso o tramite bus o scan port in modo remotato, le correnti assorbite dal motore (anche a livello di singola fase), le tensioni applicate (anche a livello di singola fase), l’eventuale squilibrio presente tra le fasi del motore, il cos j, la potenza assorbita dal motore, l’energia dissipata, il riscaldamento del motore, il numero di manovre effettuate, le ore di funzionamento.
Apparecchiature di questo tipo non possono neanche più definirsi semplici softstarter ma dei veri e propri sistemi di avviamento, protezione, comando e controllo dei motori elettrici trifasi.
Softstarter più Venduti Online
Nella tabella che segue è possibile trovare informazioni sui prezzi dei softstarter in vendita online.
Cliccando sui vari prodotti è possibile visualizzare maggiori informazioni, come la descrizione delle caratteristiche e le opinioni e recensioni.
