La temperatura degli avvolgimenti si misura con sensori installati in posizioni selezionate dello statore oppure si stima indirettamente dalla resistenza degli avvolgimenti. Le misure superficiali aggiungono informazioni termiche, ma non rappresentano direttamente la temperatura interna. Ogni metodo misura una grandezza diversa.
- Di norma la temperatura si misura con sensori installati in posizioni selezionate dello statore.
- PT100/RTD sono molto usati nel monitoraggio convenzionale dei motori elettrici.
- La fibra ottica fornisce misure puntuali dirette con un percorso sensibile ottico isolato elettricamente.
- Termocoppie e termistori si usano secondo progetto del motore e requisiti di monitoraggio.
- La resistenza degli avvolgimenti consente di calcolare la temperatura media, soprattutto durante le prove, ma non fornisce una lettura in tempo reale del punto caldo interno.
- Temperatura della carcassa o infrarossi sulla superficie non rappresentano direttamente la temperatura interna degli avvolgimenti dello statore.
Guida alla misura della temperatura degli avvolgimenti dei motori
- Metodi di misura della temperatura degli avvolgimenti
- Tipi di sensori per motori elettrici
- Posizionamento dei sensori di temperatura dello statore
- Sensori a fibra ottica per avvolgimenti di motori
- Confronto tra sensori di temperatura per motori
- Monitoraggio multipunto degli avvolgimenti dei motori
- Integrazione del monitoraggio motori con PLC
- Scelta del sensore per gli avvolgimenti
- Monitoraggio INNO a fibra ottica della temperatura dei motori
- Domande frequenti sui sensori per avvolgimenti di motori
Come si misura la temperatura degli avvolgimenti di un motore?
La temperatura degli avvolgimenti si misura direttamente o si stima. La tabella mostra che cosa restituisce ciascun metodo.
| Metodo di misura | Che cosa misura | Tipo di misura | Impiego tipico |
|---|---|---|---|
| Pt100 / RTD | Temperatura nel punto installato dell’avvolgimento | Misura puntuale diretta | Motori industriali |
| Termistore | Risposta o soglia termica nella posizione installata | Risposta locale o rilevamento di soglia | Protezione e monitoraggio termico del motore |
| Termocoppia | Temperatura nella posizione del sensore | Misura puntuale diretta | Prove o progetti di motore compatibili |
| Sensore a fibra ottica | Temperatura nel punto della sonda ottica | Misura puntuale diretta | Motori ad alta tensione o sensibili alle EMI |
| Resistenza degli avvolgimenti | Temperatura media ricavata dalla variazione di resistenza | Indiretta / calcolata | Prove sui motori |
| Infrarossi | Temperatura di una superficie accessibile | Misura superficiale diretta, non degli avvolgimenti interni | Ispezione e superfici accessibili |
I metodi non misurano la stessa grandezza termica: un sensore puntuale rileva una posizione, il calcolo della resistenza restituisce una media e l’infrarosso rileva la superficie. Vanno confrontati su questa base, non come se producessero un unico valore equivalente.
Quali sensori si usano comunemente nei motori elettrici?
Sensori PT100/RTD per avvolgimenti
Sono diffusi nel monitoraggio industriale degli avvolgimenti. Si possono integrare in posizioni selezionate, misurano tramite resistenza elettrica e si collegano a moduli RTD, trasmettitori o sistemi di protezione compatibili.
Termistori per la protezione dei motori
Si usano comunemente per protezione termica e rilevamento di soglia, secondo il progetto del motore. Possono essere destinati alla protezione più che a un’indicazione continua precisa.
Termocoppie per la misura nei motori
Le termocoppie sono adatte ad alcune prove, attività di sviluppo e misure industriali. Forniscono una misura puntuale diretta se progetto e installazione del motore la consentono.
Sensori a fibra ottica per avvolgimenti di motori
Un sensore a fibra ottica misura tramite una sonda ottica e fibra, senza cavi elettrici conduttivi nel punto sensibile. Rileva la temperatura nella posizione della sonda; il metodo è approfondito più avanti.
Dove si installa un sensore di temperatura dello statore?
Per monitorare gli avvolgimenti, il sensore viene normalmente collocato in posizioni selezionate dello statore in base al progetto. In funzione della costruzione, può trovarsi in:
- Cave degli avvolgimenti
- Sezioni delle bobine
- Testate degli avvolgimenti
- Posizioni in cui si prevedono temperature più elevate
La posizione più calda non è uguale in tutti i motori. Dipende da avvolgimenti, dimensioni, raffreddamento, sistema isolante, distribuzione termica prevista e progetto del costruttore. Non esiste una posizione standard fissa per ogni motore.
Un sensore ben posizionato rappresenta la temperatura del punto in cui si trova; la scelta della posizione è importante quanto quella del sensore. Principi simili valgono per gli statori dei generatori, ma il monitoraggio va definito secondo il loro progetto specifico.
Quando usare un sensore a fibra ottica in un motore elettrico?
Non tutti i motori richiedono la fibra ottica. È particolarmente pertinente quando servono misura puntuale diretta, isolamento elettrico e resistenza alle interferenze, per esempio in:
- Motori ad alta tensione
- Forti campi elettromagnetici
- Sistemi con azionamento VFD/inverter quando EMI o isolamento sono un problema di misura
- Motori di prova
- Applicazioni che richiedono isolamento elettrico
- Applicazioni che richiedono misure dirette multipunto degli avvolgimenti
- Punti in cui i conduttori sensibili non sono desiderati
Il percorso sensibile ottico è isolato elettricamente e altamente resistente alle EMI. Lo strumento e i cablaggi esterni restano componenti elettronici e richiedono installazione corretta.
Sensore PT100, termocoppia e fibra ottica a confronto
| Caratteristica | Pt100 / RTD | Termocoppia | Sensore a fibra ottica |
|---|---|---|---|
| Segnale di misura | Resistenza elettrica | Tensione termoelettrica | Ottica |
| Misura puntuale diretta | Sì | Sì | Sì |
| Conduttori di misura | Sì | Sì | Nessuno lungo il percorso sensibile ottico |
| Aspetti EMI | Dipende da cablaggio e installazione | Dipende da cablaggio e installazione | Elevata resistenza lungo il percorso ottico |
| Isolamento elettrico sulla sonda | Richiede un progetto di sistema adeguato | Richiede un progetto di sistema adeguato | Isolamento tramite il percorso sensibile ottico |
| Monitoraggio multipunto | Sì, con sistema di acquisizione idoneo | Sì, con sistema di acquisizione idoneo | Sì, con strumento ottico multicanale |
| Applicazione tipica | Motori industriali convenzionali | Prove e applicazioni industriali | Alta tensione, EMI o misura con isolamento elettrico |
Tutti e tre possono effettuare misure puntuali dirette. La differenza principale è il percorso del segnale e la gestione dell’ambiente elettrico, non una graduatoria generale.
La temperatura della carcassa indica quella degli avvolgimenti?
Non direttamente. La temperatura della carcassa riflette il trasferimento termico complessivo ma non coincide con quella interna degli avvolgimenti. La temperatura dei cuscinetti è un’altra grandezza e viene monitorata separatamente.
L’ispezione infrarossa della carcassa non sostituisce direttamente un sensore integrato nello statore. La superficie resta utile per ispezioni, confronti, tendenze termiche e componenti accessibili.
La resistenza degli avvolgimenti può essere usata per misurare la temperatura?
Sì. La resistenza del conduttore varia con la temperatura e consente di calcolare una temperatura media degli avvolgimenti; il metodo è comune nelle prove e nella valutazione dell’aumento termico.
Il risultato è una media: non individua singoli punti caldi e non equivale al monitoraggio continuo con sonde puntuali integrate.
Come funziona il monitoraggio multipunto degli avvolgimenti?
Normalmente una sonda puntuale a fibra ottica corrisponde a un canale attivo. Più sonde possono misurare posizioni diverse dello statore, fasi, sezioni o punti candidati al punto caldo. Misurano solo le posizioni d’installazione e non identificano automaticamente quella più calda.
Non esiste un numero standard di canali per tutti i motori. La quantità si configura in base ai punti richiesti e allo strumento. Sistemi speciali possono arrivare indicativamente da 1 a 64 canali, ma non tutti gli strumenti supportano ogni configurazione.
Come collegare i sensori degli avvolgimenti a PLC o sistemi di monitoraggio?
PT100/RTD si collegano tramite un modulo d’ingresso, un trasmettitore o un relè di monitoraggio, secondo l’architettura.
Di norma la sonda a fibra ottica non si collega direttamente al PLC. La catena è:
Sonda a fibra ottica → strumento di monitoraggio → PLC/SCADA/DAQ
Le opzioni d’integrazione degli strumenti INNO possono comprendere:
- RS485 con protocollo supportato, ad esempio Modbus RTU
- 4–20 mA
- Relè di allarme
- CAN, se supportato
- Ethernet/TCP/IP, se supportato
Le interfacce disponibili dipendono da strumento e configurazione.
Come scegliere un sensore per gli avvolgimenti di un motore
Non basare la scelta soltanto sul campo di temperatura. Contano punto di misura, ambiente elettrico, fase d’installazione, numero di punti e integrazione.
| Requisito | Aspetto da valutare |
|---|---|
| Tensione nominale del motore | Requisiti di isolamento elettrico |
| Posizione di misura | Misura interna degli avvolgimenti, superficie, cuscinetto o carcassa |
| Misura diretta o media | Sensore integrato o metodo della resistenza |
| Ambiente EMI | Azionamento motore/VFD/ambiente elettrico |
| Numero di punti di misura | Monitoraggio a punto singolo o multipunto |
| Fase d’installazione del sensore | Nuovo motore, produzione o retrofit |
| Campo di temperatura | Campo operativo previsto degli avvolgimenti |
| Uscita del segnale | RTD, analogica o comunicazione digitale |
| Sistema di monitoraggio | Protezione locale, PLC, SCADA o DAQ |
Sensori per motori nuovi e retrofit
Motori nuovi: è più semplice pianificare la misura integrata durante produzione o assemblaggio degli avvolgimenti. Le sonde a fibra ottica si possono posizionare prima del completamento dell’assemblaggio e dell’isolamento, secondo il progetto.
Motori esistenti: aggiungere un sensore integrato negli avvolgimenti può essere molto più difficile. Secondo la struttura, le opzioni pratiche possono includere RTD già presenti, punti accessibili, misure superficiali esterne o sistemi di monitoraggio esistenti.
Sensori INNO per il monitoraggio degli avvolgimenti dei motori
INNO fornisce sensori puntuali fluorescenti a fibra ottica e strumenti multicanale per misurare direttamente la temperatura in posizioni selezionate degli avvolgimenti. La tecnologia di misura fluorescente a fibra ottica descrive il principio di rilevamento.
- Misura puntuale in posizioni selezionate dello statore
- Percorso ottico di misura elettricamente isolato
- Elevata resistenza alle interferenze lungo il percorso sensibile ottico
- Sonde disponibili in dimensioni compatte
- Lunghezza della fibra configurabile
- Monitoraggio multicanale
- Integrazione PLC/SCADA/DAQ tramite strumenti compatibili
- Opzioni OEM/ODM per costruttori di motori e apparecchiature
I riferimenti tipici comprendono campo di circa −40–260 °C, precisione nell’ordine di ±0,5–±1 °C, risposta inferiore a 1 s, diametro della sonda di circa 2–3 mm e fibra di circa 0–20 m, secondo sonda, strumento e progetto.
Quali informazioni servono per scegliere il sensore?
- Tipo di motore
- Tensione nominale
- Potenza e dimensioni del motore
- Struttura degli avvolgimenti dello statore
- Motore nuovo o retrofit
- Posizioni di misura
- Numero di punti di misura
- Campo di temperatura previsto
- Dimensioni richieste della sonda
- Lunghezza della fibra richiesta
- Numero di canali
- Posizione dello strumento di monitoraggio
- Requisiti PLC/SCADA/DAQ
- Interfaccia di comunicazione richiesta