Metodo di Cambiamento della Polarità

Metodo di variazione dei poli per il controllo della velocità del motore asincrono

Il metodo di variazione dei poli rappresenta una delle principali tecniche per regolare la velocità di un motore asincrono. Questo approccio al controllo della velocità attraverso la variazione dei poli viene principalmente applicato ai motori a gabbia. La ragione risiede nella caratteristica unica del rotore a gabbia, che genera automaticamente un numero di poli che corrisponde esattamente al numero di poli dell'avvolgimento statorico.

Esistono tre metodi principali per modificare il numero di poli statorici:

• Avvolgimenti statorici multipli

• Metodo dei poli conseguenti

• Modulazione dell'ampiezza dei poli (PAM)

Ognuno di questi metodi di variazione dei poli è spiegato in dettaglio di seguito:

Avvolgimenti Statorici Multipli

Nel metodo degli avvolgimenti statorici multipli, vengono installati due avvolgimenti distinti sullo statorico, ciascuno progettato per creare un diverso numero di poli. Solo uno di questi avvolgimenti è alimentato in un dato momento. Ad esempio, consideriamo un motore dotato di due avvolgimenti progettati per configurazioni a 6 e 4 poli. Con una frequenza di alimentazione elettrica di 50 hertz, le velocità sincrone corrispondenti per questi numeri di poli sarebbero rispettivamente 1000 giri al minuto e 1500 giri al minuto. Tuttavia, questo metodo di controllo della velocità ha i suoi svantaggi; è meno efficiente dal punto di vista energetico e generalmente più costoso da implementare rispetto ad altre tecniche.

Metodo dei Poli Consequenti

Il metodo dei poli conseguenti prevede la divisione di un singolo avvolgimento statorico in diversi gruppi di bobine, con i terminali di ciascun gruppo portati all'esterno per connessioni esterne. Riconfigurando semplicemente le connessioni tra questi gruppi di bobine, è possibile cambiare efficacemente il numero di poli. Nelle applicazioni pratiche, gli avvolgimenti statorici sono tipicamente divisi in solo due gruppi di bobine, permettendo un cambio del numero di poli in un rapporto di 2:1.

La seguente figura illustra una singola fase di un avvolgimento statorico composto da 4 bobine. Queste bobine sono suddivise in due gruppi, etichettati come a - b e c - d.

Il gruppo di bobine a - b è composto da un numero dispari di bobine, specificatamente le bobine 1 e 3, mentre il gruppo di bobine c - d contiene un numero pari di bobine, ovvero le bobine 2 e 4. Queste due bobine all'interno di ciascun gruppo sono collegate in serie. Come mostrato nella figura sopra, i terminali a, b, c e d sono portati all'esterno per connessioni esterne.

Il flusso di corrente attraverso queste bobine può essere controllato collegando i gruppi di bobine in serie o in parallelo, come illustrato nella figura sottostante. Questa disposizione strategica delle connessioni consente di manipolare il campo magnetico generato dagli avvolgimenti statorici, che a sua volta svolge un ruolo cruciale nella modifica del numero di poli e quindi nel regolamento della velocità del motore asincrono.

In un sistema elettrico a 50 hertz, quando la configurazione dell'avvolgimento statorico risulta in un totale di quattro poli, la velocità rotazionale corrispondente del motore asincrono è di 1500 giri al minuto (rpm).

Come mostrato nella figura sottostante, quando la direzione del flusso di corrente attraverso le bobine del gruppo a - b viene invertita, si verifica un significativo cambiamento nel campo magnetico generato dagli avvolgimenti statorici. In questa nuova condizione, tutte le bobine all'interno dell'avvolgimento produrranno poli nord (N). Questa modifica nella configurazione dei poli influenza direttamente la velocità e le caratteristiche operative del motore, formando un principio chiave nel metodo di variazione dei poli per il controllo della velocità dei motori asincroni.

Principi di Variazione dei Poli e Tecnica PAM

Per completare il circuito magnetico, il flusso magnetico del gruppo di poli deve attraversare lo spazio tra i gruppi di poli. Di conseguenza, viene indotto un polo magnetico di polarità opposta, un polo S. Questi poli indotti sono chiamati poli conseguenti. Pertanto, il numero di poli della macchina raddoppia rispetto al conteggio originale (ad esempio, aumentando da 4 a 8 poli) e la velocità sincrona viene dimezzata (diminuendo da 1500 rpm a 750 rpm).

Questo principio può essere applicato a tutte e tre le fasi di un motore asincrono. Selezionando con cura le combinazioni di connessioni in serie e in parallelo per i gruppi di bobine all'interno di ciascuna fase e scegliendo connessioni appropriate a stella o triangolo tra le fasi, diventa possibile ottenere cambiamenti di velocità mantenendo una coppia costante, un'operazione a potenza costante o consentendo un'operazione a coppia variabile.

Tecnica di Modulazione dell'ampiezza dei poli (PAM)

La modulazione dell'ampiezza dei poli offre un approccio altamente adattabile alla variazione dei poli. A differenza di alcuni metodi tradizionali che raggiungono principalmente un rapporto di velocità 2:1, la PAM può essere utilizzata in scenari in cui sono necessari rapporti di velocità diversi. I motori specificamente progettati per l'aggiustamento della velocità utilizzando lo schema di modulazione dell'ampiezza dei poli sono chiamati motori PAM. Questi motori offrono una maggiore flessibilità nel controllo della velocità, rendendoli adatti a una vasta gamma di applicazioni in cui è richiesto un regolamento preciso e variabile della velocità.