Motore bifase
Un motore a induzione monofase bifase utilizza un rotore a gabbia di scoiattolo che è identico a quello di un motore trifase. Per produrre un campo magnetico rotante, la corrente monofase è divisa da due avvolgimenti, l’avvolgimento principale di marcia e un avvolgimento ausiliario di avviamento, che è spostato nello statore di 90 gradi elettrici dall’avvolgimento di marcia. L’avvolgimento di avviamento è collegato in serie con un interruttore, ad azionamento centrifugo o elettrico, per scollegarlo quando la velocità di avviamento raggiunge circa il 75 % della velocità a pieno carico.
Lo spostamento di fase è realizzato dalla differenza di reattanza induttiva degli avvolgimenti di avviamento e di marcia, nonché dallo spostamento fisico degli avvolgimenti nello statore. L’avvolgimento di partenza è avvolto nella parte superiore delle fessure dello statore con meno giri di filo di diametro minore. L’avvolgimento di marcia ha molte spire di filo di grande diametro avvolte nella parte inferiore delle fessure dello statore che gli conferiscono una reattanza induttiva più alta dell’avvolgimento di partenza.
Il modo in cui i due avvolgimenti di un motore bifase producono un campo magnetico rotante è illustrato nella figura 44 e può essere riassunto come segue.
- Quando viene applicata la tensione di linea AC, la corrente nell’avvolgimento di avviamento precede la corrente nell’avvolgimento in marcia di circa 45 gradi elettrici.
- Siccome il magnetismo prodotto da queste correnti segue lo stesso modello d’onda, le due onde sinusoidali possono essere pensate come le forme d’onda dell’elettromagnetismo prodotto dai due avvolgimenti.
- Come le alternanze di corrente (e magnetismo) continuano, la posizione dei poli nord e sud cambia in quella che sembra essere una rotazione in senso orario.
- Al tempo stesso il campo rotante taglia i conduttori a gabbia di scoiattolo del rotore e induce una corrente in essi.
- Questa corrente crea poli magnetici nel rotore, che interagiscono con i poli del campo magnetico rotante dello statore per produrre la coppia del motore.
Una volta che il motore è in funzione, l’avvolgimento di avviamento deve essere rimosso dal circuito. Poiché l’avvolgimento di avviamento è di dimensioni più piccole, la corrente continua attraverso di esso causerebbe la bruciatura dell’avvolgimento. Un interruttore meccanico centrifugo o elettronico a stato solido può essere usato per disconnettere automaticamente l’avvolgimento di avviamento dal circuito. Il funzionamento di un interruttore di tipo centrifugo è illustrato. Consiste in un meccanismo centrifugo, che ruota sull’albero del motore e interagisce con un interruttore fisso fisso i cui contatti sono collegati in serie con l’avvolgimento di avviamento.
Quando il motore si avvicina alla sua normale velocità di funzionamento, la forza centrifuga supera la forza della molla, permettendo ai contatti di aprirsi e scollegare l’avvolgimento di avviamento dalla fonte di alimentazione; il motore quindi continua a funzionare solo sul suo avvolgimento in funzione. I motori che utilizzano un tale interruttore centrifugo fanno un distinto rumore di clic all’avvio e all’arresto quando l’interruttore centrifugo si apre e si chiude.
L’interruttore centrifugo può essere una fonte di problemi se non funziona correttamente. Se l’interruttore non si chiude quando il motore si ferma, il circuito dell’avvolgimento di avviamento sarà aperto. Come risultato, quando il circuito del motore viene nuovamente eccitato, il motore non girerà ma produrrà semplicemente un basso ronzio. Normalmente l’avvolgimento di avviamento è progettato per funzionare attraverso la tensione di linea solo per un breve intervallo durante l’avviamento. La mancata apertura dell’interruttore centrifugo entro pochi secondi dall’avviamento può causare la carbonizzazione o la bruciatura dell’avvolgimento di avviamento.
Il motore a induzione bifase è il tipo più semplice e comune di motore monofase. Il suo design semplice lo rende tipicamente meno costoso di altri tipi di motore monofase. I motori bifase sono considerati avere una coppia di avviamento bassa o moderata. Le dimensioni tipiche vanno fino a circa ½ cavallo. Invertendo i cavi agli avvolgimenti di avvio o di esecuzione, ma non a entrambi, cambia il senso di rotazione di un motore bifase. Le applicazioni popolari dei motori bifase includono ventilatori, soffiatori, macchine da ufficio e strumenti come piccole seghe o trapani a colonna dove il carico viene applicato dopo che il motore ha ottenuto la sua velocità operativa.
I motori bifase a doppia tensione hanno cavi che permettono il collegamento esterno per diverse tensioni di linea. La figura 46 mostra un motore monofase standard NEMA con avvolgimenti a doppia tensione. Quando il motore funziona a bassa tensione, i due avvolgimenti di marcia e l’avvolgimento di avviamento sono tutti collegati in parallelo. Per il funzionamento ad alta tensione, i due avvolgimenti di marcia sono collegati in serie e l’avvolgimento di avviamento è collegato in parallelo con uno degli avvolgimenti di marcia.