Guida al motore elettrico da 50 hp: dimensioni del telaio, corrente a pieno carico e fasi di selezione

Un motore elettrico da 50 CV che funziona a 1.800 giri al minuto con un'alimentazione di 460 V assorbe circa 65A a pieno carico, gira un albero da 2,125 pollici e si fissa in un telaio NEMA 326T. Questi quattro numeri decidono se una sostituzione arriva nel corso di un fine settimana o si trasforma in un progetto di ingegneria di tre settimane.

La classe da 50 CV, o 37 kW al di fuori del Nord America, è la dimensione del cavallo di battaglia per pompe centrifughe, compressori a vite, ventilatori per torri di raffreddamento, nastri trasportatori e miscelatori di processo. Si trova proprio sulla linea di faglia tra le macchine industriali di piccole e medie dimensioni, motivo per cui è anche la dimensione in cui le specifiche NEMA e IEC, le targhette 50 Hz e 60 Hz e i valori nominali di servizio standard rispetto a quelli dell'inverter vengono confusi più spesso.

Gli acquirenti che considerano 50 CV come un'unica specifica di solito lo pagano più tardi. La potenza nominale fissa solo la potenza dell'albero. Non dice nulla sulla corrente assorbita dal motore, sulla coppia che può fornire, sul telaio su cui è montato o sull'involucro di cui ha bisogno, e ognuno di questi quattro dettagli può differire tra due motori che portano la stessa targa da 50 CV.

Cosa significano 50 CV in kilowatt, ampere e coppia

Un motore da 50 CV è una macchina da 37 kW che assorbe 65 A a 460 V e produce circa 146 libbre-piedi di coppia a 1.800 giri al minuto. I kilowatt descrivono la potenza, gli ampere descrivono ciò che il sistema elettrico deve fornire e la coppia descrive ciò che l'albero può effettivamente girare.

La corrente a pieno carico è il valore che determina il dimensionamento dei cavi, i riscaldatori dell'avviatore e la selezione dell'interruttore, quindi è il primo numero da estrarre da una targhetta o da una scheda tecnica del produttore. La differenza tra le tensioni di alimentazione è sufficientemente ampia da impedire che un motore ordinato per quello sbagliato possa essere semplicemente riutilizzato sul campo.

Gli amplificatori sulla targa possono trovarsi al 5% su entrambi i lati dei valori della tabella, il che è importante perché i relè di sovraccarico sono impostati sulla figura della targhetta. Un motore stampato da 62 A e uno stampato da 68 A necessitano di elementi riscaldanti diversi anche se entrambi sono venduti come 50 CV.

Anche il fattore di servizio e la temperatura ambiente influenzano la potenza utilizzabile. Un fattore di servizio 1,15 è comune sui telai NEMA e consente un sovraccarico a breve termine, mentre i motori IEC sono generalmente classificati 1,0 con un sistema di isolamento di classe F e un aumento di temperatura di classe B. La stessa macchina fisica può quindi portare con sé due promesse molto diverse.

Velocità e coppia: perché un motore da 50 CV a 900 giri al minuto si comporta come una macchina diversa

La potenza rimane costante su tutti i poli, ma la coppia no: un motore da 50 CV a 900 giri al minuto eroga il doppio della coppia all'albero di un motore da 50 CV a 1.800 giri al minuto. Il rapporto è fissato dalla coppia pari a 5.252 moltiplicata per la potenza divisa per la velocità e decide se una macchina azionata può essere accoppiata direttamente o necessita di cinghia o cambio.

Il motore a quattro poli da 1.800 giri/min domina l’industria nordamericana perché corrisponde direttamente a 60 Hz, mentre l’equivalente IEC funziona a 1.500 giri/min a 50 Hz. Un motore a 60 Hz azionato con un'alimentazione a 50 Hz scende a 1.500 giri/min, quindi una ventola o una pompa dimensionata sul punto di lavoro originale non sposta più il flusso di progetto.

Laddove una macchina deve funzionare a una velocità dell'albero veramente bassa, come un trasportatore a coclea, un forno rotante o un estrusore, un motore da 50 CV viene normalmente abbinato a un cambio anziché ordinato come telaio da 900 o 1.200 giri/min. Il motore a bassa velocità è più grande, più pesante e più costoso per unità di coppia, ed è più difficile reperirlo come ricambio.

NEMA 326T o IEC 225M: telai per un motore da 50 hp

Un motore da 50 CV, 1.800 giri/min è normalmente un telaio NEMA 326T o IEC da 225M a 250M e i due non si fissano sulla stessa base senza un adattatore. Il diametro dell'albero, la spaziatura dei fori del piede e la lunghezza complessiva sono tutti diversi.

I dettagli del telaio contano di più nei lavori di retrofit. Un impianto che sostituisce un motore da 50 CV vecchio di quarant'anni potrebbe scoprire che il modello originale del piede è obsoleto e che il nuovo telaio 326T necessita di una piastra adattatrice forata o di una base fabbricata. Stabilire il budget per quella piastra è molto più economico che scoprire la discrepanza all'interno di una finestra di spegnimento.

Selezione della custodia: TEFC, ODP e antideflagrante

TEFC è l'involucro predefinito per un motore da 50 CV in quasi tutti gli impianti industriali ed è la scelta giusta a meno che la classificazione dell'area o l'ambiente di processo non dicano diversamente. I design aperti antigoccia sopravvivono solo in aria interna pulita e asciutta.

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Un motore TEFC in ghisa da 50 CV a 1.800 giri al minuto pesa tipicamente da 272 a 318 kg (da 600 a 700 libbre) a seconda del materiale del telaio. I telai in alluminio riducono il peso ma trasferiscono le vibrazioni in modo diverso, motivo per cui gli impianti cementizi, minerari e chimici rimangono con la ghisa nonostante la penalità nella movimentazione.

Funzionamento di un motore da 50 CV su un azionamento a frequenza variabile

Un motore standard da 50 CV non è automaticamente adatto per un azionamento a frequenza variabile. Il funzionamento dell'inverter richiede un isolamento adeguato per l'uscita del convertitore, un anello di messa a terra dell'albero per deviare le correnti dei cuscinetti e un intervallo di velocità sicuro concordato con il produttore.

L'uscita del drive non è un'onda sinusoidale pulita. La commutazione rapida produce un superamento della tensione sui terminali del motore e l'effetto aumenta con la lunghezza del cavo. Al di sopra di circa 100 piedi (30 m) di cavo non schermato, un filtro du/dt o una reattanza di uscita diventa una pratica standard anziché un'opzione.

Il raffreddamento è il secondo vincolo. Un motore TEFC autoraffreddato dipende da una ventola montata sull'albero e tale ventola perde efficacia al diminuire della velocità. Il funzionamento continuo al di sotto di circa il 30% della velocità base richiede generalmente un ventilatore alimentato separatamente o un motore con inverter costruito per un ampio intervallo di coppia costante.

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Efficienza e ritorno sull'investimento: IE3 contro IE4 a 4.000 ore all'anno

Con 4.000 ore di funzionamento all'anno, un motore IE4 da 50 CV consente di risparmiare circa 360 dollari di elettricità rispetto a una vecchia unità IE2, che ripaga il premio di efficienza in due o quattro anni alle tipiche tariffe industriali.

Le percentuali sembrano insignificanti, ed è esattamente il motivo per cui vengono ignorate. Un guadagno di 1,1 punti tra IE2 e IE3 equivale a 1.400 kWh all’anno su una singola macchina da 50 CV, ovvero circa 168 dollari. Piccole di per sé, ma reali quando uno stabilimento ne gestisce venti su tre turni.

Il punto di carico conta tanto quanto la classe. Un motore che funziona al 40% del carico perde di più a causa delle perdite fisse e dello scarso fattore di potenza rispetto a uno che funziona dal 75 all'85%. Il metodo di avviamento aggiunge un altro costo: l'avviamento attraverso la linea assorbe da sei a otto volte la corrente a pieno carico, il che può innescare addebiti sulla domanda o reclami per cali di tensione da parte delle apparecchiature vicine. Un pratico guida all'efficienza e alla protezione dei motori a bassa tensione vale la pena leggerlo prima di finalizzare le specifiche.

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Cosa verificare prima di ordinare un motore da 50 CV

La maggior parte dei problemi dei motori da 50 hp al momento della messa in servizio sono riconducibili a un dettaglio delle specifiche piuttosto che a un difetto di fabbricazione. Un breve controllo sulla targhetta e sull'attrezzatura condotta li previene quasi tutti.

• Confronta gli amplificatori a pieno carico riportati sulla targa con la gamma dei relè di sovraccarico, non solo con la potenza.
• Verificare il numero del telaio, il diametro dell'albero e la sede della chiavetta rispetto al giunto o alla puleggia esistente.
• Verificare la tensione e la frequenza di alimentazione e se l'impianto funziona a 50 Hz o 60 Hz.
• Verificare che l'involucro corrisponda al disegno di classificazione dell'area.
• Richiedi efficienza e fattore di potenza testati al 75% del carico, non solo la classe nominale.
• Confermare se il motore è classificato per servizio inverter se si pianifica un azionamento adesso o in seguito.
• Stabilire i tempi di consegna e se i cuscinetti di ricambio e le guarnizioni della scatola morsettiera verranno spediti con l'ordine.

Il lead time è la variabile nascosta. I telai in ghisa da 50 CV con voltaggi non standard possono funzionare da otto a sedici settimane, motivo per cui gli impianti con compiti critici ne tengono un ricambio sullo scaffale. Esaminare il modo in cui motori comparabili vengono utilizzati in impianti simili aiuta a definire una politica di riserva sensata e applicazioni motoristiche installate nei settori del cemento, dell'estrazione mineraria e dei servizi chimici mostrano quanto spesso tali ricambi siano effettivamente necessari.

Domande frequenti sui motori elettrici da 50 CV

Quanti ampere assorbe un motore elettrico da 50 hp?

Un motore da 50 hp assorbe 65 A a 460 V, 130 A a 230 V e 52 A a 575 V a pieno carico, seguendo la tabella NEC 430.250. La corrente effettiva sulla targa può variare di circa il 5%, pertanto la protezione da sovraccarico deve essere sempre impostata sulla targa anziché sulla tabella.

Un motore da 50 CV equivale a 37 kW?

SÌ. Una potenza equivale a 0,746 kW, quindi 50 CV equivalgono a 37,3 kW e i produttori etichettano la valutazione metrica equivalente come 37 kW. Le targhette NEMA e IEC descrivono la stessa uscita dell'albero in unità diverse.

Quale telaio NEMA è un motore da 50 CV?

Un motore da 50 CV e 1.800 giri al minuto è in genere un NEMA 326T con un albero da 2,125 pollici, mentre le versioni da 3.600 giri al minuto utilizzano un telaio 284TS o 324TS e le versioni da 1.200 giri al minuto utilizzano un 364T. Gli equivalenti IEC per la stessa potenza nominale di 37 kW sono solitamente 225M o 250M.

Un motore standard da 50 CV può funzionare con un convertitore di frequenza?

Solo se è progettato per il funzionamento con inverter. I motori standard possono tollerare il funzionamento dell'azionamento con cavi corti e un intervallo di velocità moderato, ma lo stress di isolamento, le correnti dell'albero e l'autoraffreddamento ridotto a bassa velocità rendono un motore con inverter o ventilato separatamente la scelta più sicura per il servizio continuo.