Controllo Tensione Statorica di un Motore a Induzione

Controllo del voltaggio dello statore rappresenta un metodo utilizzato per regolare la velocità di un motore asincrono. La velocità rotazionale di un motore asincrono trifase può essere regolata variando il voltaggio di alimentazione. Come è ben noto, la coppia generata dal motore è proporzionale al quadrato del voltaggio di alimentazione, mentre lo scivolamento al punto di massima coppia rimane indipendente dal voltaggio di alimentazione. Notoriamente, le fluttuazioni del voltaggio di alimentazione non influiscono sulla velocità sincrona del motore.

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

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

Per ridurre la velocità mantenendo la stessa corrente, il voltaggio viene diminuito, il che riduce l'uscita di coppia. Questo metodo di controllo del voltaggio 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 voltaggi superiori al valore nominale non è ammessa. È ideale per gli azionamenti che richiedono operazioni intermittenti, così come per i sistemi di ventilatori e pompe, dove la coppia del carico varia con il quadrato della velocità. Questi azionamenti richiedono una coppia inferiore a velocità inferiori, una condizione che può essere soddisfatta applicando un voltaggio inferiore senza superare la corrente nominale del motore.

Per il controllo della velocità dei motori di piccole dimensioni (principalmente monofase), la variazione del voltaggio 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 voltaggio a tiristori.

• Utilizzo di un controllore a triac.

Il metodo del controllore di voltaggio a tiristori è ora la scelta preferita per la variazione del voltaggio. 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 voltaggio a triac monofase, come mostrato nella figura sottostante:

Il controllo della velocità è ottenuto regolando l'angolo di accensione del triac. Questi controllori sono comunemente noti come regolatori di ventilatore a stato solido. In confronto ai 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 costituita da due tiristori collegati in controfase. Il diagramma sottostante illustra il controllo del voltaggio dello statore dei motori asincroni trifase utilizzando un controllore di voltaggio a tiristori:

Ogni coppia di tiristori controlla il voltaggio della fase corrispondente. La regolazione della velocità è 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.