Perché uno stabilizzatore di tensione scatta quando si avvia un motore o un compressore?

Ti è mai capitato di installare uno stabilizzatore di tensione solo per scoprire che si arresta immediatamente all’avvio di un compressore d’aria, di una pompa dell’acqua, di un compressore di refrigerazione o di un motore industriale? Sebbene lo stabilizzatore funzioni perfettamente in condizioni di carico normali, si spegne improvvisamente non appena il motore inizia a girare.

Questa è una delle domande più frequenti poste dai proprietari di stabilimenti, dagli appaltatori del settore HVAC e dagli installatori di apparecchiature. Nella maggior parte dei casi, lo stabilizzatore non è difettoso: sta semplicemente proteggendosi da una condizione elettrica temporanea nota come corrente di spunto all'avviamento del motore.

Capire perché ciò accade ti aiuta a scegliere la giusta capacità dello stabilizzatore, a evitare tempi di inattività inutili e a migliorare l'affidabilità delle apparecchiature.

In questa guida spiegheremo:

• Perché i motori assorbono una corrente estremamente elevata durante l'avvio
• Perché gli stabilizzatori di tensione intervengono durante l'avviamento del motore
• In che modo la caduta di tensione influisce sulla protezione dello stabilizzatore
• Come dimensionare correttamente uno stabilizzatore per compressori e motori
• Soluzioni pratiche per evitare interventi intempestivi

Cosa succede quando un motore si avvia?

A differenza dei carichi resistivi, come i riscaldatori o l'illuminazione, i motori a induzione richiedono una quantità di corrente molto elevata per superare l'inerzia e generare una coppia di avviamento sufficiente.

Durante le prime centinaia di millisecondi dopo l'avvio, il motore si comporta quasi come se fosse in cortocircuito.

Questo picco temporaneo viene chiamato:

• Corrente di avviamento del motore
• Corrente a rotore bloccato (LRA)
• Corrente di spunto

A seconda del tipo di motore, la corrente di avviamento può raggiungere:

• 3–5 volte la corrente nominale (motori con avviamento graduale)
• 5–7 volte la corrente nominale (motori a induzione standard)
• 6–10 volte la corrente nominale (compressori d'aria)
• 8–12 volte la corrente nominale (apparecchiature industriali pesanti)

Sebbene il picco di tensione duri solo una frazione di secondo, è sufficientemente intenso da far scattare i circuiti di protezione presenti all’interno di molti stabilizzatori di tensione.

Esempio:

Potenza nominale del motore	Corrente nominale	Corrente di avviamento
5 HP	8 A	48 A
10 CV	16 A	96 A
20 HP	32 A	180–220 A

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Alt: Corrente di avviamento del motore rispetto alla corrente di funzionamento normale, con indicazione del picco di corrente di spunto

Perché lo stabilizzatore di tensione interviene?

I moderni stabilizzatori di tensione automatici sono dotati di molteplici funzioni di protezione volte a salvaguardare sia lo stabilizzatore stesso che le apparecchiature collegate.

All'avvio di un motore, possono attivarsi uno o più meccanismi di protezione.

1. Protezione da sovraccarico

Il motivo più comune è la protezione da sovraccarico.

Se la corrente di avviamento del motore supera la capacità di sovraccarico istantaneo dello stabilizzatore, il relè di protezione disconnette l'uscita.

Ad esempio:

• Potenza nominale dello stabilizzatore da 20 kVA: circa 30 A
• Corrente di avviamento del motore: 150 A
• Il sistema di protezione rileva un'eccessiva corrente
• L'uscita si disconnette immediatamente

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2. Caduta di tensione in ingresso

Una corrente di avviamento elevata provoca un calo temporaneo di tensione nella rete elettrica.

Ad esempio:

• Tensione di alimentazione normale: 400 V
• Avviamento del motore
• La tensione scende a 310 V
• Lo stabilizzatore rileva una sottotensione
• La protezione si attiva

Questo problema si aggrava quando:

• Le linee elettriche sono lunghe
• I cavi sono sottodimensionati
• I generatori hanno una capacità limitata
• L'impedenza del trasformatore è elevata

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Alt: Calo di tensione durante l'avvio del compressore che ha causato l'intervento della protezione dello stabilizzatore di tensione

3. Ritardo di ripristino della tensione di uscita

Gli stabilizzatori di tensione servoassistiti impiegano un breve lasso di tempo per regolare la tensione di uscita dopo aver rilevato una variazione improvvisa della tensione di ingresso.

Se la tensione varia più rapidamente di quanto il servomotore riesca a compensare, il dispositivo di protezione potrebbe attivarsi prima che il ripristino della tensione sia completato.

4. Protezione termica interna

Gli avviamenti frequenti del motore generano ripetute condizioni di sovraccarico.

Dopo numerosi avviamenti, gli avvolgimenti del trasformatore e i componenti di potenza si surriscaldano.

Per evitare danni, il sistema di protezione termica disattiva temporaneamente lo stabilizzatore.

Perché i compressori causano più problemi rispetto ai motori normali

I compressori d'aria e i compressori per la refrigerazione sono tra i carichi elettrici più esigenti.

A differenza delle pompe centrifughe, i compressori spesso si avviano sotto pressione, il che richiede una coppia di avviamento notevolmente più elevata.

Ne consegue che:

• Corrente di rotore bloccato più elevata
• Tempi di avvio più lunghi
• Calo di tensione più consistente
• Maggiore sollecitazione meccanica

Correnti tipiche di avviamento del compressore:

Attrezzatura	Corrente di funzionamento	Corrente di avvio
Compressore a spirale	15 A	80–100 A
Compressore a vite	40 A	200–300 A
Compressore a pistoni	25 A	150–220 A

Questo spiega perché molti stabilizzatori di tensione, che funzionano perfettamente con carichi di illuminazione o riscaldamento, si disinnescano improvvisamente quando vengono collegati ai compressori.

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Alt: Corrente di avviamento del compressore rispetto alla potenza nominale dello stabilizzatore di tensione servoassistito

Come dimensionare correttamente uno stabilizzatore di tensione per motori

Uno degli errori più gravi nell'installazione consiste nel dimensionare lo stabilizzatore basandosi esclusivamente sulla potenza di funzionamento del motore.

Gli ingegneri dovrebbero invece prendere in considerazione:

• Corrente di avviamento del motore
• Fattore di potenza
• Metodo di avvio
• Ciclo di lavoro
• Fluttuazione di tensione

Raccomandazione generale

Metodo di avviamento del motore	Dimensioni consigliate dello stabilizzatore
Diretto in linea (DOL)	2,5–3 × potenza nominale del motore
Stella-Delta	1,8–2 × potenza nominale del motore
Avviatore progressivo	1,3–1,5 × potenza nominale del motore
Azionamento a frequenza variabile (VFD)	1,2–1,3 × potenza nominale del motore

Esempio:

Un compressore da 15 kW potrebbe richiedere:

• 15 kVA per il funzionamento
• Stabilizzatore da 40–50 kVA con avviamento diretto (DOL)
• 25–30 kVA con avviatore graduale

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Misure pratiche per prevenire gli interventi dello stabilizzatore di tensione

Scegli uno stabilizzatore più grande

L'aumento della capacità dello stabilizzatore garantisce un margine di sovraccarico maggiore durante l'avvio.

Utilizzare un avviatore graduale

Gli avviatori graduali aumentano progressivamente la tensione del motore, riducendo in modo significativo la corrente di spunto.

Riduzione tipica:

• Corrente di avviamento 600% → 250–300%

Installare un convertitore di frequenza (VFD)

Un convertitore di frequenza (VFD) controlla elettronicamente l'accelerazione e può ridurre la corrente di avviamento portandola a un valore prossimo alla corrente nominale.

Oltre a impedire l’intervento degli stabilizzatori, i convertitori di frequenza migliorano l’efficienza energetica e la durata dei motori.

Migliorare la sezione del cavo

I cavi sottodimensionati aumentano la caduta di tensione.

Una corretta scelta della sezione del conduttore riduce al minimo il calo di tensione in ingresso durante l'avviamento del motore.

Verifica la capacità del generatore

Se lo stabilizzatore è alimentato da un generatore diesel, assicurarsi che il generatore sia in grado di sopportare la corrente di spunto del motore senza causare un calo di tensione eccessivo.

Stabilizzatore servoassistito vs stabilizzatore statico per carichi motorizzati

Caratteristica	Servo stabilizzatore	Stabilizzatore statico
Velocità di risposta	Medio	Molto veloce
Prestazioni di avviamento del motore	Buono	Eccellente
Correzione della tensione	Meccanica	Elettronico
Variazioni frequenti del carico	Moderato	Eccellente
Compressori industriali	Adatto	Consigliatissimo

Gli impianti in cui i compressori entrano e escono frequentemente in funzione traggono spesso vantaggio dagli stabilizzatori di tensione statici, grazie alla loro velocità di risposta dell'ordine dei millisecondi.

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Alt: Confronto tra stabilizzatore di tensione servoassistito e stabilizzatore di tensione statico per l'avviamento dei motori

Standard di settore e riferimenti tecnici

Il comportamento di avviamento dei motori e la qualità della tensione sono ampiamente documentati da organizzazioni internazionali.

• Norma IEEE 3004 – Pratiche ingegneristiche relative ai sistemi motorizzati
• IEC 60034 – Macchine elettriche rotanti
• IEC 61000 – Compatibilità elettromagnetica e qualità della tensione
• Guida tecnica ABB – Metodi di avviamento dei motori
• Schneider Electric – Protezione dei motori e qualità dell'energia

Questi riferimenti sottolineano che le elevate correnti di spunto e i cali temporanei di tensione sono fenomeni elettrici normali che devono essere presi in considerazione durante la progettazione del sistema.

FAQ

Conclusione

Uno stabilizzatore di tensione di solito scatta durante l'avvio del motore o del compressore perché l'apparecchiatura assorbe una corrente molto elevata corrente di spunto, provocando una condizione di sovraccarico o un temporaneo calo di tensione. Nella maggior parte dei casi, lo stabilizzatore funziona esattamente come previsto, proteggendo se stesso e il carico collegato.

Tra le soluzioni più efficaci figurano la scelta della giusta capacità dello stabilizzatore, la riduzione della corrente di avviamento tramite un avviatore graduale o un convertitore di frequenza (VFD), il miglioramento della distribuzione dell'energia elettrica e la verifica che la fonte di alimentazione sia in grado di gestire i carichi transitori.

Se la vostra applicazione prevede l'uso di compressori d'aria, impianti di refrigerazione, pompe, macchine CNC o altri motori sottoposti a carichi elevati, la scelta di uno stabilizzatore progettato specificamente per correnti di spunto elevate è fondamentale per garantire l'affidabilità a lungo termine.

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