Che cos'è un motore asincrono monofase?
Principio di funzionamento
Un motore asincrono monofase funziona con una normale rete a due fili, quindi il suo avvolgimento principale produce un campo magnetico pulsante e non rotante. La teoria del doppio campo rotante scompone questo campo pulsante in due campi uguali che ruotano in versi opposti. A rotore fermo le loro coppie si annullano esattamente, per cui il motore non può avviarsi da solo. Quando il rotore gira in un verso qualsiasi, il campo diretto prevale e il motore continua ad accelerare da sé.
Metodi di avviamento
Per ottenere coppia di avviamento si dispone un secondo avvolgimento ausiliario (di avviamento) a 90 gradi elettrici da quello principale, alimentato con una corrente sfasata rispetto a esso. Nel motore a fase divisa lo sfasamento deriva da un avvolgimento più resistivo, in quello con condensatore di avviamento da un condensatore in serie e nel PSC da un condensatore sempre inserito. Il motore CSCR combina un grande condensatore di avviamento con uno di marcia piccolo, mentre quello a poli schermati non ha avvolgimento ausiliario ma solo un anello di rame su ogni polo. Un interruttore centrifugo di solito esclude l'avvolgimento di avviamento al 75 % circa della velocità di sincronismo.
Coppia, scorrimento e rendimento
La velocità di sincronismo resta ns = 120 × f / p, quindi un motore a 4 poli a 50 Hz ha un campo a 1500 giri/min. Rispetto a una macchina trifase, il monofase lavora con scorrimento maggiore, fattore di potenza più basso e rendimento inferiore. La sua coppia pulsa inoltre al doppio della frequenza di rete, 100 Hz su una rete a 50 Hz, e si percepisce come ronzio e vibrazione. Scambiando i collegamenti dell'avvolgimento ausiliario si inverte il senso di rotazione.
Dove si usa
I motori asincroni monofase azionano le macchine di uso quotidiano dove c'è solo la rete domestica: ventilatori, pompe per acqua, compressori, lavatrici e mole da banco. I motori con condensatore di avviamento danno circa tre volte la coppia nominale all'avviamento e sono adatti a compressori e pompe sotto carico. I CSCR aggiungono il miglior rendimento del condensatore di marcia nei servizi gravosi, mentre i tipi a fase divisa e PSC servono per ventilatori e carichi leggeri. I motori a poli schermati, con poca coppia di avviamento e basso rendimento, restano limitati a ventilatori e pompe minuscoli sotto i 100 W circa. Oltre alcuni kilowatt si preferiscono i trifasi.
Domande frequenti
- Perché un motore asincrono monofase ha bisogno di un condensatore per avviarsi?
- Un avvolgimento monofase crea un campo pulsante, somma di due campi uguali che ruotano in versi opposti, quindi a motore fermo la coppia netta è nulla. Un condensatore in serie a un avvolgimento ausiliario sfasa la sua corrente fino a 90° e genera un campo rotante che dà la prima spinta al rotore. Una volta in rotazione, il motore può continuare a funzionare anche senza.
- Come si inverte il senso di rotazione di un motore asincrono monofase?
- Si scambiano i collegamenti dell'avvolgimento principale oppure di quello ausiliario (di avviamento), ma non di entrambi. Così si inverte lo sfasamento tra le due correnti e quindi il verso del campo rotante. Scambiare i fili di rete non serve, perché i due avvolgimenti si invertono insieme. Nel simulatore usa il comando di inversione della rotazione e osserva il rotore girare in senso opposto.
- Qual è la differenza tra un motore con condensatore di avviamento e uno a condensatore permanente (PSC)?
- Il motore con condensatore di avviamento usa un condensatore grande solo durante lo spunto e lo esclude con un interruttore centrifugo a circa il 75 % della velocità di sincronismo; offre una coppia di spunto elevata, circa tre volte quella nominale. Il motore PSC tiene sempre inserito un condensatore più piccolo, senza interruttore. La coppia di spunto è bassa, circa 0,6 volte la nominale, ma il funzionamento è più regolare ed efficiente.