Il settore dei banchi prova motori elettrici registra una crescita sostenuta del 6,5% annuo, raggiungendo un valore di mercato globale di 1,8 miliardi di USD nel 2024 secondo MarketsandMarkets. In questo contesto, le aziende manifatturiere necessitano di soluzioni di alimentazione sempre più affidabili per garantire collaudi precisi e ripetibili.
Per una grande multinazionale del settore energia e industriale, Ortea ha progettato e realizzato un autotrasformatore multiprese da 800 kVA destinato a un banco prova motori abbinato a un convertitore di frequenza a 60Hz. L’obiettivo: ottenere tensioni di test precise su motori con specifiche diverse per garantire sicurezza, stabilità e massima affidabilità del sistema.
QUALI SONO LE SFIDE NELL’ALIMENTARE UN BANCO PROVA MOTORI?
La progettazione di sistemi di alimentazione per banchi prova motori presenta sfide tecniche complesse, specialmente quando si richiedono potenze elevate e multipli livelli di tensione.
REQUISITI TECNICI PRINCIPALI
I moderni banchi prova devono supportare diversi standard internazionali. Nel caso specifico, i requisiti tecnici principali erano:
- Potenza nominale: 800 kVA
- Tensione d’ingresso: 400V (1155A)
- Uscite multiprese: 440V, 480V, 600V, 690V
- Corrente di inserzione ammessa: massimo 3 volte la nominale (3·In)
STABILITÀ E PRECISIONE: PERCHÉ SONO CRITICHE
Secondo studi di settore, un fermo di produzione causato da malfunzionamenti nei banchi prova può costare da 10.000 a 200.000 EUR al giorno a seconda delle dimensioni dell’impianto. Per questo motivo, la stabilità della tensione di alimentazione e la ripetibilità delle misure sono parametri non negoziabili.
GESTIRE MOTORI CON SPECIFICHE DIVERSE
Le multiprese consentono di adattare la tensione ai diversi standard motore (NEMA, IEC) senza sostituire l’apparecchiatura di alimentazione, replicando le condizioni reali di esercizio durante il collaudo e riducendo tempi e costi di setup.
I RISCHI DI UN DIMENSIONAMENTO ERRATO: CORRENTI DI INSERZIONE E PRESE MULTIPLE
La progettazione di un autotrasformatore multiprese per banchi prova motori presenta criticità specifiche che richiedono competenze elettromagnetiche avanzate.
IL PROBLEMA DELLA CORRENTE DI INSERZIONE (INRUSH CURRENT)
Su macchine da 800 kVA, contenere la corrente di inserzione a 3 volte la nominale rappresenta una sfida ingegneristica significativa. I picchi transitori all’avviamento possono raggiungere valori 10-15 volte superiori alla corrente nominale se non vengono adottati specifici accorgimenti costruttivi.
COMPLESSITÀ DEL DESIGN MULTIPRESA SU GRANDI POTENZE
In un autotrasformatore da 800 kVA, il numero ridotto di spire limita le combinazioni possibili per ricavare quattro livelli d’uscita precisi. Ottenere tensioni di 440V, 480V, 600V e 690V con accuratezza, bilanciamento termico ed efficienza superiore al 98% (standard IEC 60076) richiede calcoli elettromagnetici avanzati e una profonda esperienza di design.
SFORZI ELETTRODINAMICI E GESTIONE TERMICA
Un autotrasformatore deve gestire correnti superiori alla propria potenza dimensionale, richiedendo barre conduttrici massicce e percorsi a bassa impedenza. La gestione degli sforzi elettrodinamici e della dissipazione termica diventa critica quando componenti “ingombranti” devono coesistere in spazi limitati.
LA SOLUZIONE ORTEA: AUTOTRASFORMATORE 800 KVA CON DESIGN SU MISURA
Ortea ha sviluppato la soluzione attraverso un percorso progettuale completo, conforme alle normative IEC 60076-11:2019 per trasformatori a secco, in vigore dal luglio 2019 e aggiornata con nuovi requisiti di sicurezza e prestazioni.
PROGETTAZIONE ELETTROMAGNETICA E CALCOLO 3D
Il team di ingegneria ha eseguito:
- Modello elettromagnetico avanzato per ottimizzare il circuito magnetico e la geometria degli avvolgimenti
- Analisi 3D termomeccanica per gestire dissipazione termica e sforzi elettrodinamici
- Calcoli FEM (Finite Element Method) per verificare la distribuzione dei flussi dispersi e contenere le perdite
COSTRUZIONE MECCANICA PER LA MASSIMA ROBUSTEZZA
La realizzazione ha previsto accorgimenti costruttivi specifici:
- Geometrie ottimizzate del nucleo per ridurre i flussi di dispersione
- Avvolgimenti con sezione trasversale sovradimensionata per limitare l’impedenza
- Barre conduttrici con percorsi a bassa resistenza per minimizzare le perdite
- Sistemi di raffreddamento dimensionati per cicli prolungati di test
CARATTERISTICHE TECNICHE FINALI DELLA MACCHINA
Il progetto su misura per autotrasformatori multiprese ha prodotto una macchina con prestazioni ottimali:
- Efficienza superiore al 99% a pieno carico
- Corrente di inserzione contenuta entro 3·In
- Perdite totali inferiori al 2% della potenza nominale
- Conformità alle classi climatiche E2 C2 F1 secondo IEC 60076-11
PERCHÉ SCEGLIERE L’ESPERIENZA ORTEA NEXT PER LE PARTI MAGNETICHE?
Con oltre 50 anni di esperienza nello sviluppo di soluzioni magnetiche custom, Ortea rappresenta un partner affidabile per applicazioni industriali critiche.
AFFIDABILITÀ CERTIFICATA PER APPLICAZIONI CRITICHE
Le soluzioni Ortea sono progettate secondo le più stringenti normative internazionali:
- IEC 60076-11 per trasformatori a secco
- IEC 60076-5 per la tenuta ai cortocircuiti
- IEC 60076-10 per il controllo del rumore
- Certificazioni di qualità ISO 9001 e ISO 14001
SOLUZIONI 100% CUSTOMIZZATE SUI REQUISITI DEL CLIENTE
Ogni progetto viene sviluppato attraverso un processo strutturato che include analisi dei requisiti, selezione materiali ottimali, dimensionamento elettromagnetico avanzato e ingegneria 3D per l’ottimizzazione di ingombri e prestazioni.
CONFORMITÀ ALLE NORMATIVE INTERNAZIONALI
Tutti gli autotrasformatori Ortea sono progettati in conformità alla famiglia di norme IEC 60076, lo standard di riferimento internazionale aggiornato nel 2024 con nuovi criteri di efficienza energetica e sostenibilità ambientale.
DOMANDE FREQUENTI (FAQ) SUGLI AUTOTRASFORMATORI PER BANCHI PROVA
- Perché un autotrasformatore è indicato nei banchi prova a 60Hz?
Perché consente più livelli di tensione con ingombri ed efficienza migliori rispetto a un trasformatore, risultando ideale quando serve variare la tensione mantenendo stabilità e precisione. - Per cosa servono le multiprese (440/480/600/690V)?
Per adattare la tensione ai diversi standard motore e replicare condizioni reali di esercizio in collaudo, senza sostituire l’apparecchiatura di alimentazione. - Come si limita la corrente di inserzione a 3In per le grandi potenze?
Con geometrie del nucleo/avvolgimenti ottimizzate, gestione dei flussi dispersi, scelta accurata di materiali e percorsi di corrente, oltre a specifici accorgimenti costruttivi maturati in applicazioni similari.
Perché servono barre “sovradimensionate”?
Per mantenere bassa impedenza e ridotte perdite a correnti elevate, garantendo stabilità termo-meccanica e affidabilità anche durante transitori e cicli prolungati di test.
