Motori a condensatore: dispositivo, principio di funzionamento, applicazione

In questo articolo parleremo di motori a condensatore, che in realtà sono normali motori asincroni, diversi solo per il modo in cui sono collegati alla rete. Tocchiamo l'argomento della selezione dei condensatori, analizziamo i motivi della necessità di un'accurata selezione della capacità. Notiamo le formule principali che aiuteranno a stimare approssimativamente la capacità richiesta.

Il motore del condensatore è chiamato motore asincrono, nel circuito dello statore, in cui è inclusa una capacità aggiuntiva per creare uno sfasamento della corrente negli avvolgimenti dello statore. Questo si applica spesso ai circuiti monofase quando vengono utilizzati motori a induzione trifase o bifase.

Gli avvolgimenti dello statore del motore a induzione sono fisicamente sfalsati tra loro e uno di essi è collegato direttamente alla rete, mentre il secondo o il secondo e il terzo sono collegati alla rete tramite un condensatore.La capacità del condensatore è scelta in modo tale che lo sfasamento delle correnti tra gli avvolgimenti sia uguale o almeno vicino a 90 °, quindi verrà fornita la coppia massima al rotore.

In questo caso, i moduli dell'induzione magnetica degli avvolgimenti devono risultare gli stessi, in modo che i campi magnetici degli avvolgimenti dello statore siano spostati l'uno rispetto all'altro, in modo che il campo totale ruoti in un cerchio e non in un'ellisse, trascinando con sé il rotore con la massima efficienza.

Ovviamente, la corrente e la sua fase nella bobina collegata attraverso il condensatore sono correlate sia alla capacità del condensatore che all'impedenza effettiva della bobina, che a sua volta dipende dalla velocità del rotore.

Quando si avvia il motore, l'impedenza dell'avvolgimento è determinata solo dalla sua induttanza e resistenza attiva, quindi è relativamente piccola durante l'avviamento, e qui è necessario un condensatore più grande per garantire un avviamento ottimale.

Quando il rotore accelera alla velocità nominale, il campo magnetico del rotore indurrà un EMF negli avvolgimenti dello statore, che sarà diretto contro la tensione che alimenta l'avvolgimento: la resistenza effettiva corrente dell'avvolgimento aumenta e la capacità richiesta diminuisce.

Con una capacità selezionata in modo ottimale in ciascuna modalità (modalità di avvio, modalità operativa), il campo magnetico sarà circolare e qui sono rilevanti sia la velocità del rotore che la tensione, il numero di avvolgimenti e la capacità collegata alla corrente . Se il valore ottimale di qualsiasi parametro viene violato, il campo diventa ellittico e le caratteristiche del motore diminuiscono di conseguenza.

Per motori con scopi diversi, gli schemi di connessione del condensatore sono diversi.Quando sono significativi Coppia di avviamento, utilizzare un condensatore di capacità maggiore per garantire corrente e fase ottimali all'avvio. Se la coppia di avviamento non è particolarmente importante, si presta attenzione solo alla creazione di condizioni ottimali per la modalità operativa alla velocità nominale e la capacità viene selezionata per la velocità nominale.

Molto spesso, per un avvio di alta qualità, viene utilizzato un condensatore di avviamento, che è collegato in parallelo con un condensatore di marcia di capacità relativamente piccola durante l'avvio, in modo che il campo magnetico rotante sia circolare durante l'avvio, quindi l'avvio il condensatore è spento e il motore continua a funzionare solo con il condensatore in funzione. In casi speciali, viene utilizzato un set di condensatori commutabili per carichi diversi.

Se il condensatore di avviamento non viene scollegato accidentalmente dopo che il motore ha raggiunto la velocità nominale, lo sfasamento negli avvolgimenti diminuirà, non sarà ottimale e il campo magnetico dello statore diventerà ellittico, il che ridurrà le prestazioni del motore. È imperativo selezionare la capacità di avviamento e operativa corretta affinché il motore funzioni in modo efficiente.

La figura mostra i tipici schemi di commutazione del motore del condensatore utilizzati nella pratica. Ad esempio, si consideri un motore a gabbia di scoiattolo bifase il cui statore ha due avvolgimenti per alimentare due fasi A e B.

Il condensatore C è compreso nel circuito della fase aggiuntiva dello statore, pertanto le correnti IA e IB scorrono nei due avvolgimenti dello statore in due fasi. Attraverso la presenza di capacità si ottiene uno sfasamento delle correnti IA e IB di 90°.

Il diagramma vettoriale mostra che la corrente totale della rete è formata dalla somma geometrica delle correnti delle due fasi IA e IB. Scegliendo la capacità C, ottengono una tale combinazione con le induttanze degli avvolgimenti che lo sfasamento delle correnti è esattamente di 90 °.

La corrente IA è in ritardo rispetto alla tensione di linea applicata UA di un angolo φA e la corrente IB è in ritardo rispetto alla tensione UB applicata ai terminali del secondo avvolgimento nel momento corrente di un angolo φB. L'angolo tra la tensione di rete e la tensione applicata alla seconda bobina è di 90°. La tensione sul condensatore USC forma un angolo di 90 ° con la corrente IV.

Il diagramma mostra che la piena compensazione dello sfasamento a φ = 0 si ottiene quando la potenza reattiva consumata dal motore dalla rete è uguale alla potenza reattiva del condensatore C. La figura mostra circuiti tipici per l'inclusione di motori trifase con condensatori nei circuiti di avvolgimento dello statore.

L'industria oggi produce motori a condensatore basati su due fasi. I trifase sono facilmente modificabili manualmente per l'alimentazione da una rete monofase. Ci sono anche piccole modifiche trifase, già ottimizzate con un condensatore per una rete monofase.

Queste soluzioni si trovano spesso negli elettrodomestici come lavastoviglie e ventilatori per ambienti. Anche le pompe di circolazione industriali, i ventilatori e le canne fumarie utilizzano spesso motori a condensatore nel loro funzionamento. Se è necessario includere un motore trifase in una rete monofase, viene utilizzato un condensatore con sfasamento, ovvero il motore viene nuovamente convertito in un condensatore.

Per calcolare approssimativamente la capacità di un condensatore si utilizzano formule note, nelle quali è sufficiente sostituire la tensione di alimentazione e la corrente di lavoro del motore, ed è facile calcolare la capacità richiesta per collegamento a stella o triangolo degli avvolgimenti.

Per trovare la corrente di lavoro del motore è sufficiente leggere i dati sulla sua targhetta (potenza, rendimento, coseno phi) e sostituirla anche nella formula. Come condensatore di avviamento, è consuetudine installare un condensatore due volte più grande del condensatore funzionante.

I vantaggi dei motori a condensatore, infatti - asincroni, includono principalmente uno - la possibilità di collegare un motore trifase a una rete monofase. Tra gli svantaggi vi sono la necessità di una capacità ottimale per un carico specifico e l'inammissibilità dell'alimentazione da inverter sinusoidali modificati.

Speriamo che questo articolo ti sia stato utile e ora capisci cosa sono i condensatori per motori asincroni e come scegliere la loro capacità.