Cos'è l'LRA (Locked Rotor Amps)? Il Picco di Avviamento del Motore Spiegato
LRA (Locked Rotor Amps) è la corrente di regime che un motore assorbe quando il suo rotore è fisicamente impedito di girare (bloccato) mentre tensione e frequenza nominali sono applicate. Rappresenta la corrente di spunto massima durante i primi cicli di avviamento—prima che la contro-EMF si costruisca mentre il motore accelera.
Perché Esiste: La Fisica
- All'arresto, il motore sembra un trasformatore con secondario in cortocircuito (rotore).
- Nessuna contro-EMF (tensione generata ∝ velocità) per opporsi alla tensione applicata.
- La corrente è limitata solo da impedenza di dispersione statore + rotore (Xl) e resistenza (R).
LRA ≈ Vrated / (R1 + R2' + j(Xl1 + Xl2'))- LRA tipico = 6–8 × FLA (Full Load Amps) per motori NEMA Design B. Può essere 10–12× per alta efficienza / Design C/D.
Perché l'LRA È Critico
1. Dimensionamento Protezione Sovraccarico / Cortocircuito (NEC 430.52 / IEC 60947-4-1)
- Interruttore/Fusibile non deve scattare su LRA (consenti avviamento) ma DEVE scattare su guasto rotore bloccato (motore in stallo).
- Interruttore inverse-time max: 250% FLA (fino a 400% per Design B ≤ 100 HP per 430.52(C)(1) Ex. 2).
- Se l'interruttore è dimensionato solo per FLA → scatti inopportuni all'avviamento.
2. Caduta di Tensione e Dimensionamento Sorgente
- LRA causa caduta tensione:
ΔV = LRA × Zsource. - Dimensionamento generatore: Deve gestire kVA LRA senza calo eccessivo (>15–20% limite tipico).
- Dimensionamento trasformatore: kVA ≥ kVA Avviamento Motore (LRA × V / 1000).
- Carichi sensibili (PLC, VFD, illuminazione) sullo stesso bus possono resettarsi/flickerare.
3. Nominale Avviatore / Contattore
- Il contattore deve chiudere/aprire LRA (dovere AC-3). IEC 60947-4-1: nominale AC-3 ≥ FLA Motore; Capacità di chiusura ≈ 10× AC-3; Apertura ≈ 8× AC-3.
- Il contattore di bypass soft starter / VFD vede LRA se bypassato a velocità.
4. Stress Meccanico
- Coppia ∝ Corrente² (circa). LRA → Coppia Rotore Bloccato (LRT) = 150–250% Coppia Nominale.
- Albero, giunto, riduttore, fondazione vedono massiccio picco di coppia all'avviamento.
5. Resistenza Termica
- Riscaldamento I²t durante l'avviamento. Limite termico motore (tempo tE) definisce durata massima avviamento e avviamenti/ora.
- LRA × tstart = energia termica depositata. Deve essere < capacità termica.
LRA vs FLA vs Corrente Nominale
| Parametro | Simbolo | Definizione | Rapporto Tipico |
|---|---|---|---|
| Full Load Amps | FLA | Corrente targa a carico nominale, tensione, frequenza | 1.0× (Base) |
| Locked Rotor Amps | LRA | Corrente all'arresto, V/f nominali | 6–8× FLA (Design B) |
| Service Factor Amps | SFA | Corrente a carico Service Factor (es. SF 1.15) | ~1.15× FLA |
| Corrente a Vuoto | I0 | Corrente a V nominale, scarico | 0.3–0.5× FLA |
Lettera Codice (NEMA MG-1) → Intervallo LRA
La targa mostra una lettera (A–V). Ogni lettera = intervallo kVA/HP a rotore bloccato.
| Codice | kVA/HP | Approssimativa LRA/FLA (460V) |
|---|---|---|
| A | 0–3.15 | < 3.5× |
| D | 4.0–4.5 | ~4.5× |
| G | 5.6–6.3 | ~6.0× |
| H | 6.3–7.1 | ~6.5× |
| K | 8.0–9.0 | ~8.0× |
| V | >22.4 | >20× |
Esempio: 50 HP, 460V, Codice G → LRA ≈ 6 × 65A = 390A.
Ridurre l'Impatto dell'LRA
- VFD: Rampe tensione/frequenza → limita corrente a 100–150% FLA. Migliore soluzione.
- Soft Starter: Fase-angolo / rampa tensione → 200–350% FLA. Costo inferiore al VFD.
- Avviamento Stella-Triangolo (Wye-Delta): 1/3 LRA in Stella, poi transizione. Transizione aperta = calo coppia. Transizione chiusa = complesso.
- Avviamento Autotrasformatore: Punticini 50/65/80%. 25–64% LRA. Ingombrante.
- Avviamento Parziale Avvolgimento: Motore a doppio avvolgimento. Energia 1/2 avvolgimento prima. ~65% LRA.
Misurazione
- Targa: Leggi Lettera Codice → calcola. Oppure stampa LRA diretta (alcuni produttori).
- Pinza Amperometrica (modalità Picco/Inrush): Cattura primo semiciclo. True RMS, campionamento veloce (>1 kHz).
- Analizzatore Qualità Energia: Cattura forma d'onda completa, correlazione calo tensione.
In Breve
LRA è il "primo passo elettrico" di un motore—violento, breve e decisivo. Ogni componente a monte (interruttore, cavo, trasformatore, generatore, contattore, VFD) deve essere ingegnerizzato per sopravvivergli. Leggi la targa. Controlla la Lettera Codice. Dimensiona di conseguenza.