Motori asincroni monofase
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2. Funzionamento di un motore asincrono trifase come monofase.

Il motore asincrono trifase può funzionare in monofase collegando un condensatore in derivazione su due morsetti, qualunque sia il tipo di collegamento utilizzato per collegare le fasi del motore.
Il condensatore deve avere l'effetto di trasferire sul morsetto non alimentato del motore una tensione che deve essere, in ampiezza e fase, la più possibile corrispondente a quella mancante.
Questo tipo di soluzione offre i migliori risultati con motori di piccole dimensioni fino ad una potenza nominale all'albero non superiore a circa 3¸4 kW.
La soluzione ottimale, in particolare per i motori che devono avviarsi sotto carico, è quella di utilizzare due condensatori: uno in fase di spunto e di avviamento e uno, di capacità inferiore, da utilizzare solo quando il motore è in marcia a regime. In pratica basta collegare un secondo condensatore, in parallelo al primo, che viene escluso ad avviamento avvenuto. La manovra può essere effettuata manualmente o automaticamente.

Fig. 6 - Esempi di collegamento per l'alimentazione monofase a 220 V di motori asincroni trifasi. Motori 125 V/220 V: a) collegamento a stella con 3 terminali d'uscita, senso di rotazione orario - b) relativo schema di collegamento della morsettiera - c) collegamento a stella con 3 terminali d'uscita, senso di rotazione antiorario - d) relativo schema di collegamento della morsettiera. Motori 220 V/380 V: e) collegamento a triangolo con 3 terminali d'uscita, senso di rotazione orario - f) relativo schema di collegamento della morsettiera - g) collegamento a triangolo con 3 terminali d'uscita, senso di rotazione antiorario - h) relativo schema di collegamento della morsettiera.

Nel primo caso si può utilizzare un commutatore provvisto di una manopola a tre posizioni (es. interruttori a camme): la prima posizione corrisponde alla condizione di motore fermo, la seconda a quella di motore in marcia con un solo condensatore, la terza a quella di motore in fase di avviamento (posizione instabile); questa soluzione è affidata alla sensibilità dell'operatore, il quale rilascerà la manopola, nella seconda posizione, non appena si sarà accorto, dal rumore più regolare del motore, che la fase di avviamento è superata.
La commutazione automatica prevede invece dei dispositivi elettronici temporizzatori al posto dei vecchi interruttori centrifughi montati sull'albero del motore.
Queste apparecchiature elettroniche tengono in considerazione anche della variazione della tensione di linea e della temperatura ambiente (una temperatura troppo bassa può infatti prolungare la durata della fase di avviamento). Esistono in commercio temporizzatori elettronici incorporati in un'unica custodia assieme ai due condensatori.
Qualora si scelga invece la soluzione con il solo condensatore di marcia, questo dovrà essere permanentemente inserito sulla morsettiera del motore.
Quando si utilizza un motore trifase avviato come monofase, è necessario considerare il fatto che la potenza si riduce al 60¸70%.
Per effettuare il calcolo della capacità Cr dei condensatori, si possono utilizzare metodi matematici spesso non condivisi da tutti, normalmente è possibile ottenere dei risultati attendibili usando delle formule empiriche come ad esempio le seguenti:

Cr = 50 × P × (220/U)2 × 50/f [mF]

dove P rappresenta la potenza nominale in CV, U la tensione di alimentazione monofase in V e f la frequenza in Hz;

Cr = 106 × P/(2 × p × f × U2) [mF]

dove P rappresenta la potenza nominale espressa in W; in entrambi i casi il valore trovato esprime la capacità in mF. Per quanto riguarda la tensione di lavoro del condensatore è normalmente sufficiente un valore compreso tra 220 V e 250 V.
Da notare infine che l'uso del condensatore di avviamento determina inoltre anche un certo rifasamento del motore.

3. Esempio di applicazione: teleinvertitore con comando manuale per un motore asincrono trifase e per un motore asincrono monofase

Il primo impianto proposto prevede nella tavola 1 il circuito di potenza per l'inversione di marcia di un motore asincrono trifase: si nota come, comandando alternativamente o il contattore K1 o il contattore K2, sia possibile invertire la fase L1 con la fase L3 permettendo così l'inversione di marcia del motore M1.
Nella seconda tavola viene invece proposto il circuito di potenza per l'inversione del senso di marcia di un motore asincrono monofase dove, comandando alternativamente o il contattore K1 o il contattore K2, si può invertire il senso della corrente nell'avvolgimento d'avviamento o ausiliario.
Il senso di rotazione è quello che si vede stando di fronte all'estremità d'albero unica o di fronte all'estremità d'albero più grande se il motore ha più di un'estremità.
Il motore asincrono monofase prevede l'uso di un condensatore di avviamento C1 sempre inserito e collegato in serie con l'avvolgimento ausiliario come descritto precedentemente.
Nella terza tavola invece è possibile vedere lo schema funzionale, comune ad entrambi gli schemi di potenza, nel quale troviamo i seguenti comandi: pulsante S2 motore marcia avanti, pulsante S3 motore marcia indietro, pulsante S1 arresto motore.
Il circuito di comando prevede l'arresto del motore qualora il relè termico F2 intervenga.
Questo impianto consente di invertire il senso di rotazione del motore solamente dopo aver arrestato il motore stesso mediante S1, solo allora è possibile premendo uno dei due pulsanti (S2 o S3) un cambiamento del senso di marcia.
Nel caso del motore monofase è necessario lasciare che il rotore del motore si arresti prima di comandare l'inversione del senso di marcia: in caso contrario non è possibile effettuare l'inversione, in particolare se la velocità del rotore è prossima a quella nominale.
Il circuito prevede un contatto di interblocco in serie alla bobina di ogni contattore, infatti il contattore K1 ha un contatto NC collegato in serie alla bobina di K2 e viceversa per evitare che i due contattori si eccitino contemporaneamente determinando un cortocircuito tra le due fasi invertite L1 e L3 nel caso si tratti di un motore trifase; qualora invece si tratti di un motore monofase, se è fermo non parte, se è in marcia continua a funzionare, ma in modo non corretto in quanto aumenta la corrente assorbita dalla rete.