Perché un motore monofase richiede una corrente maggiore all'avviamento rispetto al funzionamento?

I motori monofase richiedono una corrente maggiore durante l'avviamento rispetto al funzionamento normale principalmente per i seguenti motivi:

1. Inerzia durante l'avviamento

Durante l'avviamento, il motore deve superare la propria inerzia statica. Poiché il motore è fermo prima dell'avviamento, è necessario un momento di torsione maggiore per superare l'attrito statico e accelerare fino alla velocità di funzionamento. Questo processo richiede una corrente maggiore per fornire il momento di torsione iniziale necessario rispetto al funzionamento normale.

2. Cambiamento nella densità di flusso

All'avviamento, la densità di flusso all'interno del motore deve essere stabilita da zero. Ciò significa che il motore richiede una corrente maggiore per costruire rapidamente il campo magnetico necessario per generare un sufficiente momento di torsione iniziale. Mentre il motore inizia a ruotare, la densità di flusso si stabilizza e la corrente richiesta diminuisce.

3. Differenza di fase

I motori monofase, all'avviamento, hanno solo una fase di alimentazione, che non produce naturalmente un campo magnetico rotante. Per simulare un campo magnetico rotante, vengono comunemente utilizzati come ausili d'avviamento condensatori, resistori o termistori PTC (Positive Temperature Coefficient). Questi componenti forniscono una differenza di fase aggiuntiva all'avviamento, rendendo la distribuzione della corrente più uniforme per generare un campo magnetico rotante. Questo processo richiede una corrente maggiore per l'attivazione.

4. Resistenza meccanica

Oltre a superare l'inerzia del motore, il motore potrebbe dover anche superare la resistenza del carico che sta azionando. Se il motore è connesso a un carico meccanico con peso o attrito, è necessario un momento di torsione maggiore per superare queste resistenze, portando a un aumento della corrente di avviamento.

5. Effetto induttivo

Le bobine del motore hanno proprietà induttive, il che significa che cambiamenti repentini di corrente producono una controforza elettromotrice (back EMF) che resiste all'aumento della corrente. Tuttavia, all'avviamento, poiché il motore non sta ancora ruotando, la back EMF è minima, permettendo alla corrente di aumentare rapidamente a livelli più elevati.

6. Effetti termici

Durante l'avviamento, il motore può sperimentare un rapido aumento di temperatura, causando un aumento della resistenza delle bobine. Anche se l'aumento della resistenza limita la corrente, nel momento iniziale dell'avviamento, il motore non si è ancora riscaldato completamente, quindi la corrente può comunque raggiungere livelli massimi.

Applicazioni pratiche

Per proteggere i motori monofase dai danni causati da correnti di avviamento eccessive, vengono spesso utilizzati condensatori di avviamento, resistori di avviamento o termistori PTC per smorzare il processo di avviamento. Inoltre, sono impiegati dispositivi di protezione contro il sovraccarico (come i relè termici) per prevenire che le elevate correnti di avviamento surriscaldino o danneggino il motore.

Riepilogo

I motori monofase richiedono una corrente maggiore durante l'avviamento principalmente perché devono superare l'attrito statico, stabilire un campo magnetico, fornire un sufficiente momento di torsione iniziale e superare la resistenza meccanica. Attraverso un design appropriato e misure protettive, è possibile assicurare che il motore non subisca danni durante l'avviamento e passi in modo fluido al funzionamento normale.