Calcolo del Condensatore per un Motore Trifase Alimentato in Monofase
Quando si vuole alimentare un motore trifase con una rete monofase, è possibile farlo utilizzando un condensatore per creare una fase artificiale. Questo metodo è comunemente usato per convertire piccoli motori trifase (ad esempio 220/380V) in sistemi monofase.
1. Determinazione della Capacità del Condensatore
La capacità del condensatore si calcola con la seguente formula approssimativa:
dove:
- è la capacità del condensatore in microfarad (),
- è la corrente nominale del motore in Ampere (A),
- è la potenza nominale del motore in kW,
- è la tensione di alimentazione monofase in Volt (V).
Una regola pratica dice che il condensatore dovrebbe avere circa 70 μF per ogni kW di potenza del motore.
2. Scelta del Condensatore
- Deve essere un condensatore di marcia in corrente alternata (AC) con tensione di lavoro almeno 1.5 volte la tensione di alimentazione.
- Solitamente si usano condensatori con tensione 400V – 450V AC per garantire sicurezza e durata.
3. Collegamenti del Motore
Ci sono due modi principali per collegare il motore:
A. Collegamento a Triangolo (Δ)
✔ Adatto per motori con tensione nominale 220/380V (collegato a 220V monofase).
✔ Il condensatore viene collegato tra la fase mancante e una delle due fasi di alimentazione.
Schema di collegamento:
- L1 → U1
- L2 → V1
- Condensatore tra W1 e V1
⏳ Vantaggi:
- Maggiore efficienza rispetto alla configurazione a stella.
- Maggiore coppia di avviamento.
B. Collegamento a Stella (Y)
✔ Adatto per motori con tensione nominale 380/660V (collegato a 220V monofase).
✔ Meno efficiente, ma utile se il motore non può essere riconfigurato in triangolo.
Schema di collegamento:
- Collegare U2, V2, W2 insieme (punto stella).
- L1 → U1
- L2 → V1
- Condensatore tra W1 e V1
⏳ Svantaggi:
- Potenza erogata ridotta (~50% rispetto alla trifase).
- Minore coppia di avviamento.
4. Aggiunta di un Condensatore di Spunto
Per migliorare l’avviamento, si può aggiungere un condensatore di spunto con valore 2-3 volte il condensatore di marcia.
- Viene collegato in parallelo al condensatore di marcia tramite un interruttore temporizzato (o un relè centrifugo).
- Una volta avviato il motore, il condensatore di spunto viene disconnesso.
5. Esempio di Calcolo
Supponiamo di avere un motore trifase da 1,5 kW da collegare a 220V monofase.
- Formula base:
- Condensatore di marcia: ~35 μF
- Condensatore di spunto: ~70-100 μF (disconnesso dopo l’avviamento)
Conclusione
- Migliore collegamento: Triangolo (Δ) se il motore lo permette.
- Condensatore di marcia: 50-70 μF/kW.
- Condensatore di spunto (opzionale): 2-3 volte il condensatore di marcia.
Ecco gli schemi di collegamento per collegare un motore trifase a una rete monofase con condensatore.
1. Collegamento in Triangolo (Δ) – Consigliato per motori 220/380V
✔ Migliore efficienza e maggior coppia di avviamento.
✔ Funziona con motori trifase che supportano 220V in configurazione triangolo.
2. Collegamento in Stella (Y) – Per motori 380/660V
✔ Si usa quando il motore è solo 380/660V e non può essere configurato in triangolo.
✔ Meno efficiente, con perdita di coppia (~50% della potenza nominale).
3. Aggiunta di un Condensatore di Spunto (Opzionale)
✔ Per aumentare la coppia di avviamento.
✔ Il condensatore di spunto è 2-3 volte più grande di quello di marcia.
✔ Si connette in parallelo al condensatore di marcia tramite un interruttore (temporizzato o relè centrifugo).
Alimentare un motore trifase con corrente alternata monofase.
Il motore asincrono trifase per poter funzionare deve essere alimentato con tre sinusoidi sfasate fra di loro di 120°.
Nei casi in cui la potenza richiesta non é il 100% può essere utilizzato anche con alimentazione monofase sfasando un ramo per mezzo di un condensatore.
La potenza e il rendimento non saranno elevati perché lo sfasamento così ottenuto non é quello ottimale ma per molte applicazioni é sufficiente, ad esempio, ventilatori, pompe, trapani, mole a smeriglio, piccoli torni e qualsiasi altra applicazione che non richiede elevate correnti allo spunto funzionerà correttamente.
Collegamenti del condensatore.
La maggioranza dei casi riguarderà il collegamento a triangolo, adatto per un motore 220-380 V trifase alimentato con 220 V monofase.
Nella figura seguente sono riportati i collegamenti per motori asincroni trifasi alimentati in monofase con collegamento a stella e a triangolo e con senso di rotazione orario e antiorario.
Cosa fà il condensatore.
Il condensatore genera un ritardo al segnale elettrico che lo attraversa riproducendo lo sfasamento necessario per ottenere un campo magnetico rotante all’interno del motore.
L’entità dello sfasamento é la risultante della capacità e della corrente in gioco, per questo motivo lo sfasamento non potrà mai essere ottimale, varia con il carico e sarà sempre un compromesso.
Prestazioni del motore.
Un motore così alimentato non potrà mai fornire la potenza di targa, con il valore quì calcolato la potenza si riduce al 60-70% ed é un compromesso per il funzionamento con carichi limitati e medi.
Per i casi in cui il carico é sempre elevato é possibile aumentare la capacità per ottenere maggior potenza, attenzione però, in tal caso non deve lavorare a vuoto o con deboli carichi, si rischia di bruciare il motore.
Fase di avviamento.
La maggiore penalizzazione di questo tipo di collegamento si verifica in fase di avviamento, la coppia disponibile é il 30-40 % di quella ottenibile con il motore alimentato normalmente.
Per ovviare a questo problema é possibile collegare un secondo condensatore di pari capacità in parallelo al primo commutandolo con un relè amperometrico.
Il secondo condensatore deve entrare in funzione solo quando la corrente supera il valore stabilito per fornire maggiore coppia di spunto ma non deve mai essere collegato dopo l’avviamento.
Avvertenze.
Si ricorda che in questa particolare applicazione il condensatore é soggetto a correnti elevate e ripetute inversioni di polarità, se non é adatto al lavoro da svolgere può esplodere.
Utilizzare solo condensatori non polarizzati con tensione massima di lavoro del 15-20% superiore a quella di alimentazione del motore e realizzati per la corrente alternata.