Come funziona l'avvolgimento composto su un motore a corrente alternata?

Le avvolgimenti composti (Compound Winding) sono un tipo speciale di avvolgimento comunemente utilizzato nei motori AC, in particolare nelle applicazioni che richiedono un miglioramento delle prestazioni di avviamento e dell'efficienza operativa. Gli avvolgimenti composti combinano le caratteristiche dell'avvolgimento principale (Main Winding) e dell'avvolgimento ausiliario (Auxiliary Winding) per ottenere migliori prestazioni. Ecco una spiegazione dettagliata del funzionamento e delle caratteristiche degli avvolgimenti composti:

1. Struttura degli avvolgimenti composti

Gli avvolgimenti composti sono solitamente costituiti da due parti:

• Avvolgimento principale: Questo è l'avvolgimento primario del motore, responsabile della fornitura della maggior parte del campo magnetico e della coppia durante il funzionamento normale. L'avvolgimento principale è solitamente connesso in configurazione stella (Y) o triangolo (Δ).

• Avvolgimento ausiliario: Questo è l'avvolgimento secondario, utilizzato per migliorare le prestazioni di avviamento e le caratteristiche operative del motore. L'avvolgimento ausiliario è generalmente connesso durante l'avvio e disconnesso una volta raggiunta una determinata velocità.

2. Principio di funzionamento

Fase di avviamento

• Durante l'avvio: Quando il motore si avvia, sia l'avvolgimento principale che l'avvolgimento ausiliario sono connessi. L'avvolgimento ausiliario fornisce un campo magnetico aggiuntivo per aiutare il motore a superare l'attrito statico e l'inerzia, permettendogli di raggiungere la velocità nominale più rapidamente.

• Corrente di avviamento: La presenza dell'avvolgimento ausiliario aiuta a controllare la corrente di avviamento, prevenendo correnti impulsive eccessive che potrebbero danneggiare il motore o la rete elettrica.

Fase di funzionamento

• Dopo aver raggiunto la velocità nominale: Una volta raggiunta la velocità di funzionamento predeterminata, l'avvolgimento ausiliario viene disconnesso, lasciando in funzione solo l'avvolgimento principale. Ciò riduce il consumo energetico e migliora l'efficienza operativa del motore.

• Sovrapposizione del campo magnetico: Durante la fase di avviamento, i campi magnetici generati dall'avvolgimento principale e dall'avvolgimento ausiliario si sovrappongono, creando un campo magnetico risultante più forte, che aumenta la coppia di avviamento.

3. Tipi di avvolgimenti ausiliari

Esistono diversi tipi di avvolgimenti ausiliari, tra cui:

• Avvolgimento di avviamento a condensatore: Durante l'avvio, l'avvolgimento ausiliario è connesso attraverso un condensatore, che sposta la fase della corrente, aumentando così la coppia di avviamento. Dopo l'avvio, l'avvolgimento ausiliario viene disconnesso tramite un interruttore centrifugo.

• Avvolgimento di esercizio a condensatore: L'avvolgimento ausiliario rimane connesso durante l'intero funzionamento, con il condensatore che regola la fase per migliorare le caratteristiche operative del motore.

• Avvolgimento di avviamento a resistenza: L'avvolgimento ausiliario è connesso attraverso un resistore, che limita la corrente di avviamento. Dopo l'avvio, l'avvolgimento ausiliario viene disconnesso tramite un interruttore centrifugo.

4. Vantaggi

• Miglioramento delle prestazioni di avviamento: Gli avvolgimenti composti migliorano significativamente la coppia di avviamento del motore, rendendo più facile l'avvio.

• Controllo della corrente di avviamento: La combinazione dell'avvolgimento ausiliario e dei condensatori controlla efficacemente la corrente di avviamento, riducendo l'impatto sulla rete elettrica.

• Miglioramento dell'efficienza operativa: La disconnessione dell'avvolgimento ausiliario dopo l'avvio riduce il consumo energetico e migliora l'efficienza operativa del motore.

• Miglioramento del fattore di potenza: L'utilizzo di condensatori può migliorare il fattore di potenza del motore, riducendo il consumo di potenza reattiva.

5. Applicazioni

Gli avvolgimenti composti sono ampiamente utilizzati nei motori AC che richiedono buone prestazioni di avviamento ed efficienza operativa, come ad esempio:

• Elettrodomestici: Frigoriferi, condizionatori, lavatrici, ecc.

• Attrezzature industriali: Ventilatori, pompe, compressori, ecc.

Riepilogo

Gli avvolgimenti composti ottimizzano le prestazioni dei motori AC sia durante la fase di avviamento che quella di funzionamento, combinando le caratteristiche dell'avvolgimento principale e dell'avvolgimento ausiliario. Durante l'avvio, l'avvolgimento ausiliario fornisce un campo magnetico aggiuntivo per superare la resistenza all'avviamento; durante il funzionamento, l'avvolgimento ausiliario viene disconnesso per ridurre il consumo energetico e migliorare l'efficienza.