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Sovratensione in fabbrica: perché motori e compressori si usurano prima del previsto

1 settembre 20264 min di lettura
Sovratensione in fabbrica: perché motori e compressori si usurano prima del previsto

Un guasto che non ha una causa evidente

Un motore da 55 kW su una linea di compressione va in blocco termico due volte in un anno, sempre nello stesso reparto. Il quadro elettrico è a norma, il carico è quello di targa, la manutenzione ordinaria è fatta. Eppure il motore scalda più del dovuto e l'avvolgimento invecchia più in fretta di quanto il costruttore prometta.

In molti casi la causa non è meccanica né di carico: è la tensione di alimentazione, misurata ai morsetti del motore, stabilmente sopra i 400V nominali. Non un guasto, non un'anomalia visibile su un multimetro preso al volo — solo una rete che lavora strutturalmente alta, giorno dopo giorno, ora dopo ora.

Quanto può salire prima di uscire dalla norma

La norma costruttiva dei motori asincroni (IEC 60034-1) definisce due fasce di tolleranza rispetto alla tensione nominale: la Zona A, entro ±5%, dove il motore deve funzionare in modo continuativo senza perdita di prestazioni; la Zona B, tra il 5% e il 10%, dove il funzionamento resta ammesso ma non è pensato per l'uso continuo — il costruttore stesso segnala un aumento delle perdite e del riscaldamento.

Per un motore a 400V questo significa un campo tecnicamente lecito che arriva fino a 440V. Il punto è che 'lecito' non vuol dire 'senza conseguenze': un motore che lavora stabilmente a 425-430V, magari 360 giorni l'anno, sta operando dentro la Zona B in modo permanente — non come eccezione tollerata, ma come regime ordinario.

Cosa succede dentro l'avvolgimento quando la tensione sale

Il nucleo magnetico di un motore è dimensionato per lavorare vicino al punto di saturazione alla tensione nominale. Quando la tensione applicata sale, sale anche il flusso magnetico nel ferro, e la corrente magnetizzante non cresce in modo proporzionale ma più che proporzionale, perché il materiale ferromagnetico comincia a saturare. Il risultato pratico è un aumento delle perdite nel ferro, che dipendono all'incirca dal quadrato della tensione applicata.

Quelle perdite si trasformano in calore, e il calore si scarica sull'isolamento degli avvolgimenti. Qui vale una regola empirica nota agli elettromeccanici da decenni, la regola di Montsinger: ogni 10°C in più rispetto alla temperatura nominale di esercizio dimezza la vita utile attesa dell'isolamento. Un motore che lavora costantemente 8-10°C più caldo per via della sovratensione non si rompe subito — invecchia il doppio più in fretta, e lo si scopre solo quando inizia a guastarsi con una frequenza che non torna con l'età dichiarata dell'impianto.

I compressori aggiungono un problema in più

Sui compressori — di aria compressa in fabbrica, ma anche di refrigerazione in una cella frigo Ho.Re.Ca. o in un banco frigo GDO — lo stesso meccanismo si somma a un fattore aggravante: il ciclo di avviamento frequente.

  • Ogni spunto di avviamento con tensione più alta del nominale produce una coppia di spunto maggiore, che si scarica come stress meccanico su cuscinetti e accoppiamenti
  • I compressori a inserimento ciclico (tipico delle celle frigo, che si accendono e spengono più volte all'ora) moltiplicano il numero di spunti soggetti a questo sovraccarico rispetto a un motore che parte una volta e gira in continuo
  • La temperatura più alta dell'avvolgimento riduce anche la capacità di raffreddamento del motore stesso nei compressori ermetici, dove il refrigerante che circola nel motore serve anche a smaltirne il calore

Prima di sostituire il motore, misurare la tensione reale

Il problema è quasi sempre invisibile finché non si registra la tensione ai morsetti del carico per qualche giorno, con un analizzatore di rete, e non solo al quadro generale. La tensione in cabina può essere entro i limiti EN 50160 (380-440V come campo ammesso in bassa tensione) e restare comunque troppo alta per lavorare bene su un motore specifico, soprattutto se la linea è corta e la caduta di tensione tra cabina e utilizzatore è minima.

Un regolatore di tensione dinamico intercetta questo eccesso a monte del carico, riportando l'alimentazione dei motori vicino al valore nominale invece che al limite superiore della tolleranza. Non è un intervento su un guasto: è una correzione strutturale su un parametro che, lasciato correre, si paga in bolletta con l'aumento delle perdite e in manutenzione con avvolgimenti che durano la metà di quanto dovrebbero.