Esecuzione di un motore asincrono 3-Φ su un alimentatore 1-fase – 3 metodi
Secondo il tipo di alimentazione CA, i motori asincroni sono classificati in due tipi; motore asincrono trifase e motore asincrono monofase. Nella maggior parte delle applicazioni industriali e agricole, un motore asincrono trifase è ampiamente utilizzato rispetto a un motore asincrono monofase.
A causa della carenza di potenza, la potenza trifase non è continuamente disponibile nelle applicazioni agricole. In questo caso, una fase viene scollegata dall’interruttore di funzionamento del gruppo (GOS). Quindi, la maggior parte delle volte, sono disponibili due fasi su tre. Ma con qualsiasi disposizione speciale, non è possibile azionare un motore trifase su un’alimentazione monofase.
Come sappiamo, il motore a induzione trifase è un motore di auto-avviamento. Poiché l’avvolgimento dello statore del motore asincrono trifase genera un campo magnetico rotante. Questo creerà uno spostamento di fase 120. Ma, nel caso di un motore asincrono monofase, viene indotto un campo magnetico pulsante. Quindi, un motore asincrono monofase non è un motore auto-avviamento. Si richiede qualche ausiliario supplementare per scopi di partenza.
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Stesso qui, abbiamo bisogno di qualche disposizione in più da fare, per azionare un motore asincrono trifase su un’alimentazione monofase. Ci sono tre metodi;
- Utilizzando condensatore statico (phase-shifting method)
- Utilizzando VFD (variable frequency drive)
- Utilizzando Rotary Converter
In questo articolo, discuteremo ogni metodo in breve.
Utilizzando condensatore statico
Quando forniamo alimentazione CA trifase allo statore del motore asincrono trifase, viene prodotto un campo magnetico rotante a 120 gradi che varia nel tempo. Ma nel caso di un motore asincrono monofase, viene indotto un campo magnetico pulsante. E in questo caso, la coppia iniziale (coppia iniziale) non viene prodotta. In un motore asincrono monofase, viene utilizzato un avvolgimento aggiuntivo per creare uno sfasamento. Invece di un avvolgimento di partenza, viene utilizzato anche un condensatore o un induttore per creare lo spostamento di fase.
Simile a questo principio, possiamo utilizzare l’avvolgimento trifase di un motore asincrono trifase e spostare un avvolgimento utilizzando un condensatore o un induttore. Una volta avviato il motore asincrono trifase con alimentazione monofase, funziona continuamente con capacità ridotta. La potenza netta o l’efficienza del motore è ridotta 2 / 3rd della sua capacità nominale.
Questo metodo è anche noto come metodo di conversione di fase statica o metodo di spostamento di fase o metodo di riavvolgimento.
In alcune disposizioni, vengono utilizzati due condensatori; uno per l’avvio e il secondo per l’esecuzione. Il condensatore di avviamento ha una capacità da 4 a 5 volte superiore rispetto a un condensatore in esecuzione. Lo schema elettrico di questa disposizione è mostrato nella figura seguente.
Condensatore di avviamento viene utilizzato solo per scopi di avviamento. Si disconnetterà dal circuito dopo l’avvio. Il condensatore in esecuzione rimane sempre nel circuito. Qui, come mostrato in figura, il motore è collegato in connessione a stella. Ed entrambi i condensatori sono collegati tra due fasi di avvolgimento.
Alimentazione monofase ha due terminali. Un terminale è collegato alla combinazione di serie di avvolgimento e il secondo terminale è collegato con un terminale rimanente di avvolgimento trifase. A volte viene utilizzato solo un condensatore. Questo tipo di disposizione è mostrato nella figura seguente.
Nella maggior parte dei casi, piccoli motori asincroni sono collegati in connessione a stella. Qui, abbiamo preso un motore asincrono trifase collegato a stella. Un autotrasformatore viene utilizzato per aumentare il livello di tensione. Poiché il livello di tensione dell’alimentazione trifase è 400-440 V e il livello di tensione dell’alimentazione monofase è 200-230 V per 50 Hz di alimentazione.
Possiamo usare questo circuito senza usare un autotrasformatore. In tal caso, il livello di tensione rimane a potenza monofase (200-230 V). Anche in questa condizione, il motore funzionerà. Ma poiché la tensione è bassa, la coppia prodotta dal motore è bassa. Questo problema può essere risolto collegando un condensatore di avviamento supplementare (fig-1). Questo condensatore è noto come condensatore di avviamento o condensatore di blocco di fase.
Se è necessario invertire la direzione del motore, modificare lo schema di collegamento come mostrato nella figura seguente.
Limitazioni:
Le limitazioni del metodo del condensatore statico sono elencate di seguito.
- La potenza di uscita del motore a induzione trifase è ridotta di 2/3 di potenza a pieno carico.
- Questo metodo può essere utilizzato per uno scopo temporaneo. Non è adatto per applicazioni in esecuzione continua.
- In questo metodo, l’effetto di caricamento è continuo in due fasi. Ciò ridurrà la durata del motore.
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Utilizzando VFD
VFD significa azionamento a frequenza variabile. È un dispositivo che viene utilizzato per controllare il motore (velocità regolabile in esecuzione). VFD regola la corrente di ingresso di un motore in base alla domanda (carico). Questo dispositivo consente al motore di funzionare in modo efficiente in diverse condizioni di carico.
Questo metodo è il migliore per azionare un motore asincrono trifase su un’alimentazione monofase. In questo caso, viene fornita un’alimentazione monofase disponibile come ingresso al VFD. VFD converte l’alimentazione monofase in CC rettificando. Ancora una volta, converte l’alimentazione CC in un’alimentazione CA trifase. E la frequenza dell’uscita trifase viene regolata da VFD.
Quindi, la potenza disponibile (monofase) viene data a VFD e l’uscita (potenza trifase) di VFD viene utilizzata come ingresso di un motore trifase. Inoltre elimina la corrente di punta durante l’avviamento del motore. Fornisce anche un avviamento regolare di un motore da fermo a condizione di piena velocità. Esistono diversi tipi e valutazioni di VFD disponibili per diverse applicazioni e motori. Devi solo scegliere il VFD corretto per le tue applicazioni.
Il costo di VFD è più di un condensatore statico. Ma dà migliori prestazioni del motore. Il costo di VFD è inferiore al convertitore di fase rotante. Quindi, nella maggior parte delle applicazioni, VFD viene utilizzato al posto dei convertitori di fase rotanti.
Vantaggi di VFD:
I vantaggi dell’utilizzo di VFD per l’esecuzione di un motore asincrono trifase su un alimentatore monofase.
- Regolando il parametro di VFD, possiamo ottenere un avviamento morbido del motore.
- È facile da operare sulle migliori prestazioni con maggiore efficienza.
- Ha una funzione di autodiagnosi che viene utilizzata per proteggere il motore da sovratensione, sovraccarico, surriscaldamento, ecc.
- È programmato per ottenere il controllo automatico del motore.
Utilizzo del convertitore di fase rotativo
Un altro metodo utilizzato è quello di eseguire un motore asincrono trifase su un alimentatore monofase utilizzando un convertitore di fase rotativo (RPC). Questo processo è molto costoso. Darà le migliori prestazioni rispetto a tutti gli altri metodi. Perché il convertitore di fase rotante genera un segnale trifase perfetto all’uscita. Poi anche, non è usato ampiamente come il costo del convertitore rotativo è molto alto.
Lo schema di collegamento del convertitore di fase rotante è mostrato nella figura seguente.
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