I motori elettrici sono i cavalli da tiro del mondo moderno, presenti in ogni apparecchiatura, dai compressori industriali ai frigoriferi domestici. Tuttavia, queste potenti macchine presentano due vulnerabilità chiave: l'elevata corrente di spunto all'avviamento e il pericoloso surriscaldamento in caso di sovraccarico. Se non protette, queste condizioni possono portare al cedimento dell'isolamento degli avvolgimenti, al danneggiamento dei cuscinetti e al catastrofico burnout del motore. È qui che entra in gioco un guardiano silenzioso: il termistore PTC .
Le due minacce alla vita dei motori
Corrente di spunto: quando un motore viene alimentato per la prima volta, il rotore è fermo. Questo crea una condizione simile a un cortocircuito, causando un picco iniziale di corrente che può essere da 6 a 10 volte superiore alla normale corrente di funzionamento. Questo picco violento sollecita gli avvolgimenti, degrada l'isolamento e può danneggiare l'elettronica di azionamento.
Sovraccarico e surriscaldamento: i motori possono sovraccaricarsi a causa di guasti meccanici (ad esempio, un cuscinetto bloccato), carico eccessivo o bassa tensione di alimentazione. Ciò fa sì che il motore assorba più corrente di quella nominale, generando calore eccessivo (perdite I²R). Questo calore è il principale nemico dei materiali isolanti del motore.
The Guardian: come i termistori PTC proteggono i motori
I termistori PTC offrono una strategia di difesa a due livelli contro queste minacce.
Livello 1: limitazione della corrente di spunto
È possibile installare un termistore PTC in serie all'alimentazione del motore.
All'avvio: il PTC freddo ha una bassa resistenza. Permette il flusso di corrente ma limita intrinsecamente la parte più grave della sovratensione di spunto quando inizia ad autoriscaldarsi.
Durante il funzionamento: una volta che il motore raggiunge la sua velocità operativa, l'assorbimento di corrente diminuisce. Il PTC rimane caldo, in uno stato di maggiore resistenza, ma ha un impatto minimo sul normale funzionamento.
Si tratta di una soluzione semplice ed economica per ridurre lo stress sui contatti e sugli avvolgimenti del motore durante la fase critica di avviamento.
Livello 2: Protezione da sovraccarico (ruolo primario)
Questa è l'applicazione più critica. In questo caso, i termistori PTC vengono utilizzati come sensori , non come elementi in serie. Vengono fisicamente integrati negli avvolgimenti dello statore del motore durante la produzione.
Configurazione: in genere, tre sensori PTC (uno per fase) sono collegati in serie a un relè di controllo o al circuito di spegnimento del driver del motore .
Funzionamento normale: gli avvolgimenti sono a una temperatura di sicurezza. I PTC integrati sono freddi e hanno una bassa resistenza, quindi il circuito di controllo rileva un segnale "normale" e consente al motore di funzionare.
In caso di sovraccarico: gli avvolgimenti del motore si surriscaldano. Questo calore viene trasmesso al termistore PTC incorporato.
Il viaggio: quando la temperatura dell'avvolgimento supera il punto di Curie specifico del PTC (ad esempio 130°C), la sua resistenza aumenta improvvisamente in modo significativo, da decine di ohm a migliaia di ohm.
Arresto: questa notevole variazione di resistenza viene rilevata dal circuito di controllo, che la interpreta come un guasto dovuto a sovratemperatura. Il circuito interrompe immediatamente l'alimentazione al motore, prevenendo ulteriori danni.
Reset: il motore deve essere lasciato raffreddare. Man mano che la temperatura degli avvolgimenti scende, la resistenza del PTC diminuisce. Solo allora il motore può essere riavviato, manualmente o automaticamente.
Perché i PTC sono perfetti per la protezione del motore
Rilevamento diretto della temperatura: rispondono direttamente al fattore più critico, ovvero la temperatura dell'avvolgimento, che è un indicatore di guasto migliore della semplice corrente.
Intrinsecamente sicuri: sono componenti passivi, il che li rende estremamente affidabili e a prova di guasto. Un circuito aperto e non funzionante in genere provoca uno spegnimento.
Autonomi: non necessitano di alcuna fonte di alimentazione esterna per funzionare come sensori.
Ripristinabili: a differenza dei fusibili termici, non necessitano di sostituzione dopo un guasto, riducendo al minimo i tempi di fermo e i costi di manutenzione.
Applicazioni
Questa strategia di protezione è essenziale per:
Motori a induzione CA (pompe, compressori, ventilatori)
Motori a corrente continua
Servomotori
Motoriduttori
Conclusione
Un motore è un investimento significativo. Proteggerlo dai suoi due peggiori nemici – la corrente di spunto e il surriscaldamento – non è un optional; è una necessità per l'affidabilità e la longevità. I termistori PTC fungono da guardiani dedicati e ripristinabili, fornendo un livello di protezione cruciale che è allo stesso tempo elegantemente semplice e profondamente efficace. Integrando questi componenti, non solo si evitano costose riparazioni, ma si garantisce anche che i sistemi azionati dal motore funzionino in modo sicuro ed efficiente per gli anni a venire.
