Controllo della Tensione dello Stato di un Motore a Induzione

Il controllo della tensione dello statore rappresenta un metodo utilizzato per regolare la velocità di un motore asincrono. La velocità di rotazione di un motore asincrono trifase può essere regolata variando la tensione di alimentazione. Come è ben noto, la coppia generata dal motore è proporzionale al quadrato della tensione di alimentazione, mentre lo scorrimento al punto di massima coppia rimane indipendente dalla tensione di alimentazione. Notoriamente, le fluttuazioni della tensione di alimentazione non influiscono sulla velocità sincrona del motore.

Le caratteristiche coppia-velocità dei motori asincroni trifase a diverse tensioni di alimentazione, insieme alle caratteristiche per un carico a ventilatore, sono illustrate di seguito:

Il controllo della tensione dello statore è una tecnica utilizzata per regolare la velocità di un motore asincrono. La velocità di rotazione di un motore asincrono trifase può essere regolata variando la tensione di alimentazione. La coppia generata dal motore è proporzionale al quadrato della tensione di alimentazione, mentre la corrente è direttamente proporzionale alla tensione. Pertanto, la velocità è controllata regolando la tensione fino a quando il motore sviluppa la coppia richiesta dal carico alla velocità desiderata.

Per ridurre la velocità mantenendo la stessa corrente, la tensione viene diminuita, il che riduce a sua volta l'uscita di coppia. Questo metodo di controllo della tensione dello statore è particolarmente adatto per applicazioni in cui la coppia del carico diminuisce con la velocità, come i carichi a ventilatore.

Questo approccio permette il controllo della velocità solo al di sotto della velocità nominale normale, poiché l'operazione a tensioni superiori al valore nominale non è ammessa. È ideale per i dispositivi che richiedono operazioni intermittenti, nonché per i sistemi di ventilatori e pompe, dove la coppia del carico varia con il quadrato della velocità. Questi dispositivi richiedono una coppia inferiore a velocità inferiori, una condizione che può essere soddisfatta applicando una tensione inferiore senza superare la portata di corrente del motore.

Per il controllo della velocità dei motori di piccole dimensioni (principalmente monofase), la tensione variabile può essere ottenuta attraverso i seguenti metodi:

• Collegamento di una resistenza esterna nel circuito dello statore del motore.

• Utilizzo di un autotrasformatore.

• Impiego di un controllore di tensione a tiristori.

• Utilizzo di un controllore a triac.

Il metodo del controllore di tensione a tiristori è ora la scelta preferita per la variazione della tensione. Per un'alimentazione monofase, due tiristori sono collegati in controfase, come illustrato nella figura sottostante:

I motori dei ventilatori domestici, che sono monofase, sono controllati da un controllore di tensione a triac monofase, come mostrato nella figura sottostante:

Il controllo della velocità viene ottenuto regolando l'angolo di accensione del Triac. Questi controllori sono comunemente noti come regolatori di ventilatore a stato solido. A confronto con i regolatori variabili convenzionali, i regolatori a stato solido offrono una maggiore compattezza ed efficienza, rendendoli la scelta preferita rispetto ai regolatori tradizionali.

Per un motore asincrono trifase, sono necessarie tre coppie di tiristori, con ogni coppia composta da due tiristori collegati in controfase. Il diagramma sottostante illustra il controllo della tensione dello statore dei motori asincroni trifase utilizzando un controllore di tensione a tiristori:

Ogni coppia di tiristori controlla la tensione della fase corrispondente. La regolazione della velocità viene ottenuta regolando il periodo di conduzione dei tiristori. Per potenze inferiori, le coppie di tiristori in controfase in ogni fase possono essere sostituite da un Triac.