Perché la coppia di avviamento di un motore a induzione è più alta e quali sono le tecniche per la sua riduzione

Motivi del Elevato Coppio di Avviamento

• Corrente di Avviamento Elevata: Durante l'avviamento, un motore asincrono richiede una corrente di avviamento elevata, tipicamente 5 a 7 volte la corrente nominale. Questa corrente elevata aumenta la densità di flusso magnetico, risultando in un coppio di avviamento più alto.

• Fattore di Potenza Basso: All'avvio, il motore opera con un fattore di potenza basso, il che significa che la maggior parte della corrente è utilizzata per stabilire il campo magnetico piuttosto che per produrre un coppio utile.

• Caratteristiche di Progettazione: Per fornire un coppio sufficiente durante l'avviamento, i motori asincroni sono progettati per avere caratteristiche di coppio elevato a basse velocità.

Metodi per Ridurre il Coppio di Avviamento

Avviamento con Riduzione di Tensione

Principio: Ridurre la tensione applicata al motore per diminuire la corrente e il coppio di avviamento.

Metodi

• Avviamento Stella-Triangolo: Durante l'avviamento, il motore è connesso in configurazione stella e poi passa a configurazione triangolo una volta raggiunta una determinata velocità.

• Avviamento con Autotrasformatore: Utilizzare un autotrasformatore per ridurre la tensione di avviamento.

• Avviamento con Resistore o Reattore in Serie: Inserire resistori o reattori in serie con il motore durante l'avviamento per ridurre la tensione di avviamento.

Utilizzo di un Soft Starter

• Principio: Aumentare gradualmente la tensione applicata al motore per smorzare il processo di avviamento, riducendo la corrente e il coppio di avviamento.

• Metodo: Utilizzare un soft starter per controllare la tensione di avviamento, aumentandola gradualmente fino al valore nominale.

Utilizzo di un Variatore di Frequenza (VFD)

• Principio: Controllare la velocità e il coppio del motore variando la frequenza e la tensione dell'alimentazione.

• Metodo: Utilizzare un VFD per avviare il motore a bassa frequenza e tensione, aumentando gradualmente entrambi fino ai valori nominali.

Frenatura con Iniezione di Corrente Continua

• Principio: Iniettare corrente continua nelle bobine del rotore prima o durante l'avviamento per produrre un campo magnetico che riduce il coppio di avviamento.

• Metodo: Controllare l'entità e la durata della corrente continua per regolare il coppio di avviamento.

Utilizzo di Motori a Doppia Velocità o Multi-Velocità

• Principio: Cambiare le connessioni delle avvolgimenti del motore per ottenere diverse velocità e caratteristiche di coppio.

• Metodo: Progettare motori multi-velocità che operano a velocità inferiore durante l'avviamento e passano a una velocità superiore dopo l'avviamento.

Ottimizzazione del Progetto del Motore

• Principio: Migliorare il progetto del motore per ridurre la densità di flusso magnetico e la corrente di avviamento durante l'avviamento.

• Metodo: Selezionare disegni di avvolgimento appropriati e materiali, e ottimizzare la struttura del circuito magnetico per ridurre la saturazione magnetica durante l'avviamento.

Riepilogo

Il coppio di avviamento elevato dei motori asincroni è determinato dal loro progetto e dai principi di funzionamento. Tuttavia, possono essere impiegati vari metodi per ridurre il coppio di avviamento e minimizzare l'impatto sulla rete elettrica e sui sistemi meccanici. I metodi comuni includono l'avviamento con riduzione di tensione, l'utilizzo di soft starter, l'utilizzo di variatori di frequenza (VFD), la frenatura con iniezione di corrente continua, l'utilizzo di motori a doppia velocità o multi-velocità, e l'ottimizzazione del progetto del motore. La scelta del metodo dovrebbe basarsi sui requisiti specifici dell'applicazione e sulle condizioni del sistema.