UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BERGAMO CORSO DI AZIONAMENTI DEI SISTEMI MECCANICI

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BERGAMO CORSO DI AZIONAMENTI DEI SISTEMI MECCANICI

2 Motore Asincrono Monofase Il motore asincrono ad induzione è molto diffuso anche nella versione monofase (sono utilizzati quando non è disponibile la tensione trifase). Dal punto di vista costruttivo sono simili a quelli trifasi, ma a parità di dimensioni/velocità, hanno una potenza ridotta. Le potenze massime sono limitate a qualche kw Impieghi: elettrodomestici, pompe, ventilatori, macchine per la lavorazione del legno, piccoli compressori, 2

3 Struttura generale Rotore: Il rotore è generalmente a gabbia di scoiattolo. Statore: Nel caso di un solo avvolgimento statorico alimentato con una tensione sinusoidale si genera al traferro un campo magnetico alternato fisso nello spazio. In questo caso la coppia di spunto è nulla. Per renderlo auto-avviante sono presenti due avvolgimenti di statore (generalmente a 2/4 poli): avvolgimento principale o di marcia avvolgimento ausiliario o di avviamento. Gli avvolgimenti sono connessi in parallelo e disposti con gli assi magnetici sfasati di 90 elettrici. le impedenze dei due avvolgimenti devono poter sfasare le correnti idealmente di 90. Si crea un campo magnetico rotante che permettere l'avviamento del motore. 3

4 Statore con un solo avvolgimento Un campo magnetico alternato fisso nello spazio può essere visto come la sovrapposizione di due campi magnetici di ampiezza costante (la metà del valore massimo del campo alternato), rotanti con velocità angolari uguali ed opposte date dalla solita relazione: w 0 = w/p p [ w è la pulsazione della tensione di alimentazione e p p sono le coppie di poli] All avviamento l azione tra i campi magnetici (diretto e inverso) e correnti indotte originano due coppie motrici uguali ed opposte; quindi coppia di avviamento nulla Coppie diretta C md, inversa C mi e complessiva C mc del motore monofase ad induzione. La coppia complessiva è nulla all avviamento e in prossimità del sincronismo 4

5 Avvolgimento di avviamento (campo rotante) Avvolgimenti disposti con gli assi magnetici sfasati di 90 elettrici. Correnti sfasate idealmente di 90. Campo magnetico rotante che permettere l'avviamento del motore. 5

6 Tipi di motori asincroni monofasi Tipi di motori asincroni monofasi: Motori con avvolgimento ausiliario di avviamento: avvolgimento ausiliario e resistenza (a flussi sfasati/spit-phase) motori con avvolgimento ausiliario e condensatore (capacitor start), Motori con avvolgimento ausiliario permanente avvolgimento ausiliario e condensatore (permanent split capacitor) avvolgimento ausiliario e 2 condensatori (capacitor start/run) 6

7 Avvolgimento ausiliario e resistenza V I a I m L'avvolgimento ausiliario ha una resistenza maggiore e da una reattanza minore del principale. Ha la funzione di generare la coppia di spunto e viene escluso ad una certa velocità del motore. Motori poco costosi Potenza delle centinaia di W. Coppie di spunto pari a 1 2 C n 7

8 Avviamento con condensatore I a V I m Analoghi ai precedenti ma lo sfasamento è ottenuto con un condensatore in serie all'avvolgimento ausiliario. Coppie di spunto 2 4 Cn Potenze dell ordine dei kw, Impieghi: pompe, compressori, macchine utensili 8

9 Con condensatore di marcia I a V I m Il condensatore in serie con l avvolgimento ausiliario è sempre inserito. Molto affidabili Coppia di spunto bassa (0,3-1,5) Cn. Potenze dell ordine dei kw, Impieghi: ventilatori, compressori, macchine utensili per il legno. 9

10 Avvolgimento ausiliario e due condensatori I a V I m Due condensatori: uno per l'avviamento ed uno per il funzionamento normale. Costo elevato Coppie di spunto alte [> 2 C n] Potenze dell ordine dei kw Impieghi: macchine per il legno, compressori ad aria, pompe ad alta pressione e in generale per applicazioni con coppie di spunto elevate. 10

11 Esempio di collegamento Ia Ia a) Collegamento avvolgimenti per rotazione oraria b) Collegamento morsettiera per rotazione oraria c) Esempio morsettiera a sei morsetti. d) Collegamento avvolgimenti per rotazione antioraria e) Collegamento morsettiera per rotazione antioraria 11

12 Motori trifase con alimentazione monofase I motori asincroni trifasi possono funzionare in monofase collegando un condensatore a due morsetti. La potenza resa si riduce al 60-70% della potenza nominale, diminuisca anche la coppia allo spunto a meno di non mettere due condensatori (soluzione costosa). Il collegamento delle fasi può essere a stella o a triangolo. Avendo a disposizione un motore trifase a 400V e un alimentazione il 230V monofase conviene collegarle le fasi a triangolo. 12

13 Motori trifase con alimentazione monofase Esempio di collegamento (a) (b) a) Collegamento a triangolo avvolgimenti e morsettiera per rotazione oraria b) Collegamento a triangolo avvolgimenti e morsettiera per rotazione oraria 13

14 Scelta del condensatore Per il calcolo della capacità del condensatore ci si può affidare a formule empiriche o ai grafici forniti dai costruttori. C [mf] Capacità condensatore Ad esempio: C 50kWn 2 fv K Monofase 3 4 Trifase alimentato monofase Costante che dipende dal tipo di motore W n [kw] Potenza nominale f [Hz] Frequenza di rete V [kv] Tensione alimentazione Grafico per la scelta del condensatore per motori trifase con alimentazione monofase 14