Perché un motore a induzione assorbe una corrente maggiore all'avviamento rispetto al funzionamento normale?

Un motore asincrono (Induction Motor) richiede una corrente maggiore durante l'avvio rispetto al funzionamento a causa delle caratteristiche elettromagnetiche all'interno del motore nella fase di avvio. Ecco una spiegazione dettagliata:

1. Elevata Richiesta di Corrente Durante l'Avvio

1.1 Stabilimento del Flusso Iniziale

Nessun Campo Rotore Iniziale: All'avvio, il rotore è fermo e non ha un campo magnetico rotante iniziale. Il campo magnetico rotante prodotto dallo statore deve stabilire un flusso magnetico nel rotore.

Corrente Indotta Elevata: Per stabilire questo flusso iniziale, lo statore deve generare un forte campo magnetico, che causa il passaggio di una grande corrente attraverso le bobine dello statore.

1.2 Fattore di Potenza Basso

Corrente Ritardata: All'avvio, poiché il rotore non sta ancora ruotando, c'è una grande differenza di fase tra la corrente del rotore e quella dello statore, risultando in un fattore di potenza molto basso.

Richiesta di Potenza Reattiva: Un basso fattore di potenza significa che la maggior parte della corrente è corrente reattiva, utilizzata per stabilire il campo magnetico piuttosto che per fare lavoro utile.

2. Minore Richiesta di Corrente Durante il Funzionamento

2.1 Avvicinamento alla Velocità Sincrona

Stabilimento del Campo Rotore: Man mano che il motore inizia a ruotare e gradualmente si avvicina alla velocità sincrona, anche il flusso magnetico nel rotore viene stabilito.

Scivolamento Ridotto: Lo scivolamento è la differenza tra la velocità del rotore e la velocità sincrona. Con la diminuzione dello scivolamento, la corrente del rotore diminuisce.

2.2 Fattore di Potenza Più Elevato

Differenza di Fase Ridotta: Man mano che la velocità del motore aumenta, la differenza di fase tra la corrente del rotore e quella dello statore diminuisce, migliorando il fattore di potenza.

Aumento del Potere Attivo: Un fattore di potenza più elevato significa che una maggiore parte della corrente è utilizzata per fare lavoro utile, riducendo la richiesta di corrente reattiva.

3. Confronto tra Corrente di Avvio e Corrente di Funzionamento

Corrente di Avvio: Tipicamente, la corrente di avvio di un motore asincrono può essere da 6 a 8 volte la corrente nominale di funzionamento, o anche superiore.

Corrente di Funzionamento: Durante il funzionamento normale, la corrente del motore si stabilizza vicino al valore nominale, significativamente inferiore alla corrente di avvio.

4. Strategie di Avvio

Per ridurre l'elevata corrente di avvio e minimizzare l'impatto sulla rete elettrica e sul motore stesso, vengono comunemente utilizzate diverse strategie di avvio:

Avvio Diretto (DOL):

Collegamento diretto del motore alla rete elettrica, adatto per piccoli motori.

Avvio Stella-Delta:

Collegamento del motore in configurazione stella durante l'avvio per ridurre la corrente di avvio, poi commutazione in configurazione delta una volta raggiunta una certa velocità per il funzionamento normale.

Soft Starter:

Utilizzo di rettificatori a controllo silicio (SCR) o altri dispositivi elettronici per aumentare gradualmente la tensione del motore, fornendo un processo di avvio morbido e riducendo la corrente di avvio.

Variatore di Frequenza (VFD):

Regolazione della frequenza e della tensione del motore per ottenere un avvio morbido e il controllo della velocità.

Riepilogo

Un motore asincrono richiede una corrente maggiore durante l'avvio perché deve stabilire un flusso magnetico iniziale nel rotore, e il fattore di potenza è molto basso in questa fase. Man mano che la velocità del motore aumenta, il campo magnetico del rotore si stabilisce, lo scivolamento diminuisce e il fattore di potenza migliora, causando una diminuzione della corrente ai livelli normali di funzionamento. Utilizzando strategie di avvio appropriate, la corrente di avvio elevata può essere ridotta efficacemente, minimizzando l'impatto sulla rete elettrica e sul motore.