Motore a induzione bifase

Il motore bifasore, noto anche come motore a partenza resistiva, presenta un rotore gabbia. Il suo statore è dotato di due avvolgimenti distinti: l'avvolgimento principale e l'avvolgimento di partenza. Questi due avvolgimenti sono spazialmente disposti a 90 gradi, una configurazione che svolge un ruolo cruciale nell'operazione del motore.

L'avvolgimento principale è caratterizzato da una resistenza molto bassa e un'impedenza induttiva elevata, mentre l'avvolgimento di partenza presenta le caratteristiche opposte, con alta resistenza e bassa impedenza induttiva. Questa disparità nelle proprietà elettriche tra i due avvolgimenti è fondamentale per generare la coppia necessaria per l'avviamento del motore. Il diagramma di connessione di questo motore è presentato di seguito, illustrando come questi componenti interagiscono all'interno del circuito elettrico:

Un resistore è collegato in serie con l'avvolgimento ausiliario (di partenza). A causa di questa disposizione, le correnti che scorrono nei due avvolgimenti differiscono. Di conseguenza, il campo magnetico rotante risultante è non uniforme, portando a una coppia di partenza relativamente piccola. Tipicamente, questa coppia di partenza si trova nella gamma di 1,5 a 2 volte la coppia nominale. Al momento dell'avviamento, sia l'avvolgimento principale che quello di partenza sono connessi in parallelo alla rete di alimentazione.

Una volta che il motore accelera fino al 70 - 80% della velocità sincrona, l'avvolgimento di partenza viene automaticamente disconnesso dalla fonte di alimentazione. Per motori con una potenza intorno ai 100 Watt o superiore, è comunemente utilizzato un interruttore centrifugo per eseguire questa disconnessione. In contrasto, per motori di potenza inferiore, un relè serve allo scopo di disconnettere l'avvolgimento di partenza.

Un relè è collegato in serie con l'avvolgimento principale. Durante la fase di avviamento, una quantità significativa di corrente scorre nel circuito, causando la chiusura dei contatti del relè. Questa azione inserisce l'avvolgimento di partenza nel circuito. Mentre il motore si avvicina alla sua velocità operativa predeterminata, la corrente che scorre attraverso il relè inizia a diminuire. Infine, il relè si apre, interrompendo la connessione dell'avvolgimento ausiliario alla fonte di alimentazione. A questo punto, il motore continua a funzionare solo con l'avvolgimento principale.

Il diagramma fasore del Motore Induttivo Bifasore, che chiarisce le relazioni elettriche e le differenze di fase all'interno del motore, è mostrato di seguito:

La corrente nell'avvolgimento principale, indicata come IM, rimane indietro rispetto alla tensione di alimentazione V di quasi 90 gradi. In contrasto, la corrente nell'avvolgimento ausiliario, IA, è approssimativamente in fase con la tensione di linea. Questa disparità nella relazione di fase tra i due avvolgimenti comporta una differenza temporale tra le loro correnti. Sebbene la differenza di fase ϕ non sia di 90 gradi, solitamente intorno ai 30 gradi, è sufficiente per generare un campo magnetico rotante. Questo campo magnetico rotante è cruciale per iniziare la rotazione del motore e permettergli di funzionare.

La caratteristica Coppia-Velocità del motore bifasore, che illustra come varia la coppia di uscita del motore con la sua velocità di rotazione, è presentata di seguito. Questa curva caratteristica fornisce informazioni preziose sulle prestazioni del motore in diverse condizioni operative ed è essenziale per comprendere il suo comportamento e ottimizzarne l'uso in varie applicazioni.

Nella caratteristica Coppia-Velocità del motore bifasore, n0 indica la velocità di rotazione alla quale si attiva l'interruttore centrifugo. La coppia di partenza del motore a partenza resistiva è tipicamente di circa 1,5 volte la coppia a pieno carico. A circa il 75% della velocità sincrona, il motore può raggiungere una coppia massima che è approssimativamente 2,5 volte la coppia a pieno carico. Tuttavia, è importante notare che durante l'avviamento, il motore richiede una corrente sostanziale, pari a circa 7-8 volte il valore a pieno carico.

Invertire la direzione di un motore a partenza resistiva è un processo semplice. Può essere realizzato invertendo la connessione di linea di uno degli avvolgimenti, sia principale che di partenza. È cruciale sottolineare che questa inversione può essere eseguita solo quando il motore è fermo; tentare di invertirlo mentre è in movimento può portare a danni meccanici ed elettrici.

Applicazioni del Motore Induttivo Bifasore

I Motori Induttivi Bifasori sono rinomati per la loro economicità. Sono adatti per applicazioni con carichi facili da avviare, specialmente quando la frequenza delle operazioni di avviamento è relativamente bassa. A causa della loro coppia di partenza limitata, questi motori non sono ideali per trasmissioni che richiedono più di 1 kW di potenza. Tuttavia, trovano ampio impiego in una vasta gamma di apparecchi domestici e industriali comuni:

• Elettrodomestici: alimentano componenti come lavatrici e ventilatori di condizionatori d'aria, facilitando il funzionamento regolare di questi dispositivi essenziali.

• Attrezzature per cucina e pulizia: in cucina, guidano frullatori, mentre nelle applicazioni di pulizia, sono utilizzati in lucidatrici da pavimento, rendendo più comode le faccende quotidiane.

• Gestione fluidi e ventilazione: ventilatori e pompe centrifughe, vitali per la ventilazione e il trasporto di fluidi in vari sistemi, spesso si affidano ai Motori Induttivi Bifasori per il loro funzionamento.

• Strumenti di lavorazione: questi motori giocano anche un ruolo in macchine per trapanare e torni, contribuendo alla precisione ed efficienza dei processi di lavorazione.

In sintesi, il Motore Induttivo Bifasore, con le sue caratteristiche distinte e le sue applicazioni pratiche, rimane un componente prezioso nel mondo dell'ingegneria elettrica.