Funzionamento di un motore asincrono trifase come monofase

Il motore asincrono trifase può funzionare in monofase collegando un condensatore in derivazione su due morsetti, qualunque sia il tipo di collegamento utilizzato per collegare le fasi del motore.

Il condensatore deve avere l’effetto di trasferire sul morsetto non alimentato del motore una tensione che deve essere, in ampiezza e fase, la più possibile corrispondente a quella mancante. Questo tipo di soluzione offre i migliori risultati con motori di piccole dimensioni fino ad una potenza nominale all’albero non superiore a circa 3÷4 kW.

La soluzione ottimale, in particolare per i motori che devono avviarsi sotto carico, è quella di utilizzare due condensatori: uno in fase di spunto e di avviamento e uno, di capacità inferiore, da utilizzare solo quando il motore è in marcia a regime. In pratica basta collegare un secondo condensatore, in parallelo al primo, che viene escluso ad avviamento avvenuto. La manovra può essere effettuata manualmente o automaticamente.

Nel primo caso si può utilizzare un commutatore provvisto di una manopola a tre posizioni (es. interruttori a camme): la prima posizione corrisponde alla condizione di motore fermo, la seconda a quella di motore in marcia con un solo condensatore, la terza a quella di motore in fase di avviamento (posizione instabile); questa soluzione è affidata alla sensibilità dell’operatore, il quale rilascerà la manopola, nella seconda posizione, non appena si sarà accorto, dal rumore più regolare del motore, che la fase di avviamento è superata.

La commutazione automatica prevede invece dei dispositivi elettronici temporizzatori al posto dei vecchi interruttori centrifughi montati sull’albero del motore. Queste apparecchiature elettroniche tengono in considerazione anche la variazione della tensione di linea e la temperatura ambiente (una temperatura troppo bassa può infatti prolungare la durata della fase di avviamento).

Esistono in commercio temporizzatori elettronici incorporati in un’unica custodia assieme ai due condensatori.

Qualora si scelga invece la soluzione con il solo condensatore di marcia, questo dovrà essere permanentemente inserito sulla morsettiera del motore. Quando si utilizza un motore trifase avviato come monofase, è necessario considerare il fatto che la potenza si riduce al 60÷70%. Per effettuare il calcolo della capacità C_r dei condensatori, si possono utilizzare metodi matematici spesso non condivisi da tutti; normalmente è possibile ottenere dei risultati attendibili usando delle formule empiriche come ad esempio le seguenti:

C_r = 50 · P · (220/U)² · 50/ƒ [µF]

dove P rappresenta la potenza nominale in CV, U la tensione di alimentazione monofase in V e ƒ la frequenza in Hz;

C_r = 10⁶ · P/(2 · π · f · U²) [µF]

dove P rappresenta la potenza nominale espressa in W; in entrambi i casi il valore trovato esprime la capacità in µF. Per quanto riguarda la tensione di lavoro del condensatore è normalmente sufficiente un valore compreso tra 220 V e 250 V. Da notare infine che l’uso del condensatore di avviamento determina inoltre anche un certo rifasamento del motore.

Figura 3: Avvolgimento statorico per motore asincrono monofase a gabbia con 24 cave, semplice strato, a spirali embricate, 4 poli, avvolgimento principale con passo Y_n = 4, avvolgimento ausiliario con passo Y_n = 5, collegamento delle matasse in serie, 4 morsetti.
a) Schema circolare
b) Tabella d\'avvolgimento
c) Schema rettangolare

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Motori asincroni monofase