Tipi di motori a induzione monofase | Schema di cablaggio motore a induzione monofase

I motori a induzione monofase sono tradizionalmente utilizzati in applicazioni residenziali come ventilatori a soffitto, condizionatori, lavatrici e frigoriferi. Questi motori consistono nella fase divisa, nel polo ombreggiato e nei motori a condensatore.

Un motore AC (corrente alternata) è un dispositivo elettromeccanico che converte l’energia elettrica in movimento meccanico attraverso l’uso dell’elettromagnetismo e il cambiamento della frequenza e delle tensioni prodotte dalla società di servizi o dal controller del motore.

I motori a corrente alternata sono il cuore del consumo elettrico nel mondo perché fanno così tanto e con pochissimo intervento umano. Il motore a corrente alternata è di gran lunga il motore più semplice ed economico utilizzato nell’industria.

Fig.1: Statore e rotore del motore

Ci sono pochissime parti che compongono un motore a corrente alternata, finché rimangono entro le loro caratteristiche operative possono funzionare fino a 100 anni con pochissima manutenzione qua e là. Le parti principali del motore a corrente alternata sono il rotore e lo statore, come si vede nella figura 1.

Il rotore è una parte rotante del motore a corrente alternata che è sostenuta da una serie di cuscinetti per permettere una rotazione impeccabile alloggiati all’interno delle campane finali. I cuscinetti sono pressati nell’insieme delle campane finali che sono riempite con un lubrificante per permettere un movimento fluido.

Lo statore è la parte fissa o stazionaria del motore in cui le campane terminali sono attaccate e gli avvolgimenti sono avvolti intorno ai fogli di ferro laminati che creano un campo rotante elettromagnetico quando la bobina è eccitata.

I motori sono componenti elettromeccanici molto versatili perché possono essere dimensionati, configurati e costruiti per adattarsi a qualsiasi situazione o svolgere qualsiasi compito. Una grande percentuale dei motori che utilizzano l’industria sono motori monofase e trifase, come si vede nella figura 2.

Fig.2Motore a induzione trifase (Immagine per gentile concessione di Wikipedia)

Motori a induzione monofase

Un motore a induzione monofase è un motore elettrico che funziona su una singola forma d’onda di corrente alternata. I motori a induzione monofase sono utilizzati in applicazioni residenziali per apparecchi a corrente alternata in abitazioni singole o multiple. Ci sono tre tipi di motori a induzione monofase che sono i motori a palo ombreggiato, a fase divisa, e i motori a condensatore.

Motore a palo ombreggiato

I motori a palo ombreggiato, come si vede nella figura 3, sono motori a induzione monofase che si trovano azionare piccole ventole di raffreddamento all’interno dei frigoriferi nei computer. Appartengono alla famiglia dei motori a gabbia di scoiattolo a induzione che sono utilizzati in applicazioni limitate che richiedono meno di 3/4 di potenza, di solito vanno da 1/20 a 1/6 di potenza.

Il carico più pesante che un motore a poli sfumati può girare componente che è molto leggero in peso e in grado di girare in bassa densità, Di solito quando i motori a poli sfumati vanno male vengono gettati nel cestino e uno nuovo viene acquistato.

Fig.3: Motore a poli sfumati

Fig.4

I poli dello statore sono dotati di un avvolgimento supplementare in ogni angolo chiamato avvolgimento d’ombra come mostrato in fig.4. Questi avvolgimenti non hanno una connessione elettrica per l’avviamento ma utilizzano la corrente indotta per creare un campo magnetico rotante.

La struttura dei poli del motore a poli ombreggiati permette lo sviluppo di un campo magnetico rotante ritardando l’accumulo del flusso magnetico. Un conduttore di rame isola la porzione ombreggiata del polo formando un giro completo intorno ad esso. Nella porzione ombreggiata, il flusso magnetico aumenta ma è ritardato dalla corrente indotta nello schermo di rame. Magnetic flux in the unshaded portion increases with the winding current forming a rotating field.

Split Phase Motor

A split phase induction motor is a single phase induction motor that has two windings called the run winding and a secondary start winding and a centrifugal switch as shown in figure 6. Split phase motors usually operates at 1/20 HP TO 1/3 HP.

These squirrel cage motors are a step above the shaded pole motors, because they can to a little more work with a heavier load attached to the shaft of the rotor.

Fig.5: Split Phase Motor

Fig.6: Schema di cablaggio del motore trifase

Il motore trifase può essere trovato in applicazioni che richiedono 1/20 HP fino a 1/3 HP, il che significa che può girare qualsiasi cosa, dalle pale di un ventilatore a soffitto, lavatrici vasche, motori di ventilazione per forni a olio, e piccole pompe.

L’interruttore centrifugo è un dispositivo di controllo normalmente chiuso che è cablato nell’avvolgimento di avvio. Lo scopo di questa configurazione è che l’avvolgimento di avviamento del motore venga tolto dal circuito una volta che il motore raggiunge il 75-80% della sua velocità nominale. Anche se è considerato un motore affidabile, questo interruttore centrifugo è una parte mobile che a volte non riesce a reinserirsi quando il motore smette di girare.

Come funzionano i motori a fase divisa

• Per avviare un motore a fase divisa, gli avvolgimenti di avviamento e di marcia devono essere collegati in parallelo
• Al 75% della velocità massima l’interruttore centrifugo si apre, scollegando l’avvolgimento di avviamento.
• Siccome l’avvolgimento di avviamento è scollegato dal circuito, il motore funziona attraverso l’avvolgimento di marcia.
• Per togliere potenza a un motore a fasi separate al 40% del pieno carico l’interruttore centrifugo si chiude. Spegnendo il motore.

Motori a condensatore

I motori a condensatore monofase sono il passo successivo nella famiglia dei motori a induzione monofase. I motori a condensatore contengono lo stesso avvolgimento di avviamento e di marcia di un motore monofase con l’eccezione del condensatore che dà al motore più coppia all’avviamento o quando è in funzione. Lo scopo del condensatore è quello di restituire la tensione al sistema quando non c’è tensione prodotta e l’onda sinusoidale DAC di un sistema monofase.

Nel sistema monofase AC c’è solo una forma d’onda di tensione e durante un ciclo del malato 60 cps che serve per produrre tensione non viene prodotta tensione in due punti. E’ compito del condensatore riempire questo vuoto in modo che il motore veda sempre una tensione, il che significa che viene prodotta molta coppia quando il motore è in funzione.

I tre tipi di motori a condensatore sono l’avvio con condensatore, l’esecuzione con condensatore e l’avvio e l’esecuzione con condensatore.

Motore a induzione con avviamento a condensatore

I motori a induzione con avviamento a condensatore, come si vede nella figura 7, sono motori a induzione monofase con il condensatore collegato in serie all’avvolgimento di avviamento e all’interruttore centrifugo del motore. Questa configurazione dà al motore una potenza di avviamento passata, ma l’applicazione non richiede molta potenza durante il funzionamento. Durante il tempo di funzionamento l’inerzia del carico gioca un ruolo importante nel funzionamento del motore, quando c’è un problema con il motore è solitamente dovuto a un cattivo condensatore. Il motore generalmente non ruoterà a meno che una forza esterna faccia girare l’albero; una volta avviato continuerà a funzionare bene fino a quando l’alimentazione viene rimossa dal motore.

I motori con avviamento a condensatore si trovano generalmente in unità AC, grandi motori a soffiante e ventilatori a condensatore. Il condensatore di questi motori è a volte costruito sul motore o situato a distanza dal motore principalmente per renderne più facile la sostituzione.

Fig.7: Capacitor Start Motor

Capacitor Motor Operation

• Has a start winding, run winding, and centrifugal switch that opens at 60 to 80% full load speed, as seen in figure 8.
• The start winding and the capacitor are no longer in use once the centrifugal switch opens, as seen in figure 9.
• The capacitor is only used for high torque starting.

Fig.8: Start Capacitor

Fig.9: Centrifugal Switch

Capacitor Run Induction Motor

Capacitor run induction motors, as seen in figures 10 and 11, are much like the capacitor start induction run with the exception of the start winding and run winding stay in the circuit at all times. This type of motor requires low starting torque but needs to keep a constant torque while running. This type of motor can sometimes be found in the air-conditioning compressor. The start winding is permanently connected to the capacitor in series.

Fig.10: Capacitor Run Motor

Fig.11: Capacitor Run Motor

Capacitor Run Operation

• Uses a lower rated capacitor because the capacitor is in the circuit at full load speed at all times.
• Used for higher running torque.

Capacitor Start-Capacitor Run Induction Motor

Capacitor start capacitor run induction motors are single phase induction motors that have a capacitor in the start winding and in the run winding as shown in figure 12 and 13 (wiring diagram). This type of motor is designed to provide strong starting torque and strong running for applications such as large water pumps.

Fig.12: Capacitor Start and Capacitor Run Motor

Fig.13: Capacitor Start-Capacitor Run Motor Wiring Diagram

Capacitor Start-Capacitor Run Motor Operation

• Consist of two capacitors
• One capacitor is connected in series with the start winding; the other capacitor is connected in series with the run winding.
• Both capacitors have different values.
• Capacitor start and run motor has the same starting torque and higher running torque because there is more capacitance.
• Larger value capacitor to start, and lesser value capacitor to run.