Risoluzione dei problemi relativi a potenziali relè

Quando il rotore di un motore elettrico gira in prossimità degli avvolgimenti del motore, viene generata una tensione contraria o forza elettromotrice controcorrente (EMF). La forza elettromotrice posteriore (BEMF) generata attraverso l'avvolgimento iniziale è maggiore di quella generata attraverso l'avvolgimento iniziale. Questo fenomeno si verifica perché l'avvolgimento iniziale solitamente ha un filo più lungo, un filo di diametro inferiore o più spire di filo, quindi ha una reattanza induttiva maggiore rispetto all'avvolgimento di percorso. Per questo motivo, i relè potenziali vengono talvolta definiti relè di tensione poiché si basano sul BEMF o sulla tensione generata dal motore per il loro funzionamento.

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Se il potenziale relè non funziona correttamente, il motore del compressore rischia di non avviarsi, di bloccarsi, di bloccare il rotore o addirittura di bruciarsi. Molti avvolgimenti del motore sono stati aperti o indeboliti a causa del malfunzionamento dei potenziali relè. Per questo motivo, è della massima importanza che i tecnici dell'assistenza comprendano non solo come funziona questo relè di avviamento, ma anche come risolvere i problemi dei componenti che compongono il potenziale relè.

La funzione di un potenziale relè è semplicemente quella di assistere nell'avviamento del motore elettrico. I relè potenziali si trovano comunemente su molti motori monofase più piccoli con avviamento a condensatore e funzionamento a condensatore nel settore HVACR.

Il potenziale relè è costituito da una bobina ad altissima resistenza e da una serie di contatti normalmente chiusi, entrambi racchiusi in un piccolo alloggiamento di plastica. Un condensatore di marcia e avvio può anche accompagnare il relè potenziale (vedere Figura 1, all'inizio della pagina). Questi tre componenti vengono spesso definiti kit di avvio rigido. La bobina del relè è cablata tra i contatti 2 e 5, mentre i contatti normalmente chiusi sono cablati tra i contatti 1 e 2 (vedere Figura 2). Altre designazioni dei terminali sul relè servono solitamente per collegare i cavi e fungere da dadi per cavi. Sono spesso utilizzati per l'alimentazione in ingresso, le ventole o i collegamenti dei cavi dei condensatori e sono indicati come terminali inattivi o di convenienza.

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FIGURA 2:La bobina del relè è cablata tra i contatti 2 e 5, mentre i contatti normalmente chiusi sono cablati tra i contatti 1 e 2. (Per gentile concessione di John Tomcyzk)

Una volta fornita l'alimentazione al motore monofase, sia l'avvolgimento di marcia che quello di avviamento saranno nel circuito in serie con l'avvolgimento di avviamento. Ciò accade perché i contatti tra i terminali 1 e 2 del potenziale relè sono normalmente chiusi. Il rotore del motore inizierà ora a ruotare o girare. Nella Figura 3, si noti che i condensatori di marcia e di avvio sono collegati in parallelo tra loro, ma entrambi sono in serie con l'avvolgimento di avvio. La capacità dei condensatori collegati in parallelo darà al motore una maggiore coppia di avviamento perché i condensatori sono in serie con l'avvolgimento di avviamento.

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FIGURA 3: I condensatori di marcia e di avviamento sono collegati in parallelo tra loro, ma entrambi sono in serie con l'avvolgimento di avviamento. (Per gentile concessione di John Tomcyzk)

Mentre il rotore del motore gira sempre più velocemente, cercando di raggiungere la sua velocità sincrona, viene creato un effetto di generazione di tensione poiché il rotore è una grande massa metallica che ruota molto vicino agli avvolgimenti del motore. Poiché l'avvolgimento iniziale è avvolto con un filo più lungo e sottile, verrà generata più tensione o BEMF su di esso che sull'avvolgimento di corsa.

Il BEMF può essere misurato con un voltmetro attraverso l'avvolgimento di avviamento mentre il motore è in funzione. Il BEMF è spesso superiore alla tensione di linea e può raggiungere fino a 500 volt o più, a seconda del design e della velocità del motore. La polarità del BEMF è opposta alla polarità della tensione di linea, quindi le sue grandezze non verranno aggiunte. Tutti i motori generano valori BEMF diversi, quindi i potenziali relè devono essere dimensionati e scelti individualmente per ciascun compressore.

Poiché la bobina del relè potenziale è collegata in parallelo all'avvolgimento di avviamento, questa stessa tensione (BEMF) si presenterà attraverso la bobina del relè. Un circuito elettrico con tensione e corrente verrà generato nell'avvolgimento di avviamento e nella bobina del relè, provocando l'eccitazione della bobina del relè e l'apertura dei contatti tra i contatti 1 e 2. Questa azione si verifica perché la bobina del relè è avvolta attorno a un nucleo di ferro che lo farà magnetizzare una volta che la bobina è eccitata. Questa apertura dei contatti provoca l'estrazione del condensatore di avviamento dal circuito. Il motore continuerà a funzionare come un motore a capacità divisa permanente (PSC) con solo un condensatore di marcia in serie con l'avvolgimento di avvio. Una volta che il controllo operativo si apre e l'alimentazione viene tolta dal motore, la velocità del motore diminuirà gradualmente insieme al BEMF generato. La bobina del relè si disecciterà e i contatti tra i terminali 1 e 2 torneranno nella loro posizione normalmente chiusa quando il motore si ferma.