Elettrica
Questo motore viene collegato alla linea trifase, che può essere da 230 V o più comunemente da 400 V. Dato che gli avvolgimenti che compongono il motore devono essere alimentati a 230 V, questo collegamento può essere di due tipi:
In motori di grossa potenza, per evitare l'eccessiva corrente allo spunto, viene adottato l'avviamento "stella-triangolo"; consiste nel far partire il motore a stella per qualche secondo, per poi farlo funzionare normalmente a triangolo. Esistono temporizzatori appositi per questa delicata manovra, in genere dura mezzo secondo, quanto basta per fare scambiare i contatti dei teleruttori di comando. Partendo a stella, abbiamo una corrente di spunto ridotta di 1/3, quando il motore viene poi fermato, non esegue questo scambio.
Uno dei primi studiosi a realizzare un motore elettrico sfruttando il campo magnetico rotante fu Galileo Ferraris nel 1885, anche se il sistema era bifase, ma chi brevettò il sistema trifase per un uso pratico a livello industriale fu Nikola Tesla nel 1888. Le intuizioni di Tesla furono poi sfruttate da George Westinghouse, il quale nel 1889 fondò la Westinghouse Electric Corporation, azienda che farà della produzione di motori asincroni trifase una delle sue attività principali. Un altro studioso che arrivò al motore trifase nello stesso periodo fu il tedesco Friedrich August Haselwander nel 1887, ma la sua invenzione fu ostacolata dall'autorità postale.
Il motore si compone di una parte fissa detta statore e una parte mobile detta rotore. Lo statore è formato da un pacco di lamierini aventi la forma di corona circolare. Le scanalature interne al pacco di lamierini statorici accolgono i conduttori (filo di rame smaltato) dell'avvolgimento trifase statorico oppure bifase statorico (in caso di utilizzo di corrente alternata monofase). Il rotore è situato all'interno dello statore ed è costituito da un pacco di lamierini aventi la forma di corona circolare, con un foro interno per il passaggio dell'albero di rotazione, e scanalature esterne (cave rotoriche) per accogliere l'avvolgimento rotorico. Tra statore e rotore è presente uno spessore d'aria o dielettrico detto traferro di qualche decimo di millimetro per consentire la libera rotazione del rotore.
Lo statore contiene in genere un numero pari di avvolgimenti in quanto, normalmente, ce ne sono due per ciascuna fase di alimentazione. Un motore a tre fasi, o trifase, avrà quindi come minimo sei avvolgimenti, cioè una coppia di poli per ogni fase, mentre un motore a due fasi avrà tipicamente quattro avvolgimenti.
I due avvolgimenti di ciascuna coppia polare sono collegati in serie e disposti fisicamente l'uno di fronte all'altro. Nel caso del motore trifase a sei avvolgimenti le coppie polari presentano uno sfasamento di 120° fisici ed elettrici; viceversa, nel motore bifase le due coppie polari hanno uno sfasamento di 90° fisici ed elettrici. In tutte e due i casi, negli avvolgimenti si verifica il passaggio di correnti che a loro volta producono, a causa degli sfasamenti, un campo magnetico complessivo che ruota nello spazio. Invece il rotore è dotato di un certo numero di fasi di norma chiuse in corto circuito, nei quali per induzione magnetica viene indotto un campo magnetico rotante ad una velocità di rotazione inferiore rispetto a quella del campo di statore.
La rotazione del campo magnetico di statore avviene ad una velocità fissa ns legata alla frequenza di alimentazione f, detta velocità di sincronismo (50 giri al secondo nel caso di corrente di rete e numero minimo di coppie polari).
Le correnti indotte nel rotore produrranno a loro volta un campo magnetico che ruota a velocità ns − nr rispetto al rotore, il quale ruota a velocità nr rispetto allo statore; il risultato è che il campo di rotore ruota alla velocità ns rispetto allo statore ed è dunque sincrono con il campo di statore.
Tale condizione di sincronismo tra le due onde di campo magnetico assicura che il motore produca una coppia costante. La situazione in cui ns=nr, cioè velocità di rotore uguale a quella di sincronismo, è una condizione limite in cui non vi sono forze elettromotrici (e quindi correnti indotte) e dunque la coppia motrice è zero. Diversamente, la mutua interazione attraverso i relativi campi magnetici tra le correnti di rotore e quelle di statore produce una coppia risultante netta. Quindi, la velocità di rotazione del rotore nr sarà sempre leggermente minore di quella di sincronismo; la differenza è proporzionale alla coppia resistente del motore in rotazione.
Il legame tra velocità di sincronismo ns, frequenza f di alimentazione e il numero p di poli (oppure pc di coppie polari per fase) è espresso dalla relazione.
- Stella: questo collegamento permette di portare la tensione dai 400 V della linea ai 230 V sugli avvolgimenti. Nel caso di linea da 230 V, può essere utilizzato anche per ridurre ulteriormente la tensione d'esercizio e ridurre la potenza assorbita: in questo caso si ha una tensione ai capi degli avvolgimenti pari a 155 V.
- Triangolo: questo collegamento conferisce agli avvolgimenti la stessa tensione della linea.
In motori di grossa potenza, per evitare l'eccessiva corrente allo spunto, viene adottato l'avviamento "stella-triangolo"; consiste nel far partire il motore a stella per qualche secondo, per poi farlo funzionare normalmente a triangolo. Esistono temporizzatori appositi per questa delicata manovra, in genere dura mezzo secondo, quanto basta per fare scambiare i contatti dei teleruttori di comando. Partendo a stella, abbiamo una corrente di spunto ridotta di 1/3, quando il motore viene poi fermato, non esegue questo scambio.
Uno dei primi studiosi a realizzare un motore elettrico sfruttando il campo magnetico rotante fu Galileo Ferraris nel 1885, anche se il sistema era bifase, ma chi brevettò il sistema trifase per un uso pratico a livello industriale fu Nikola Tesla nel 1888. Le intuizioni di Tesla furono poi sfruttate da George Westinghouse, il quale nel 1889 fondò la Westinghouse Electric Corporation, azienda che farà della produzione di motori asincroni trifase una delle sue attività principali. Un altro studioso che arrivò al motore trifase nello stesso periodo fu il tedesco Friedrich August Haselwander nel 1887, ma la sua invenzione fu ostacolata dall'autorità postale.
Il motore si compone di una parte fissa detta statore e una parte mobile detta rotore. Lo statore è formato da un pacco di lamierini aventi la forma di corona circolare. Le scanalature interne al pacco di lamierini statorici accolgono i conduttori (filo di rame smaltato) dell'avvolgimento trifase statorico oppure bifase statorico (in caso di utilizzo di corrente alternata monofase). Il rotore è situato all'interno dello statore ed è costituito da un pacco di lamierini aventi la forma di corona circolare, con un foro interno per il passaggio dell'albero di rotazione, e scanalature esterne (cave rotoriche) per accogliere l'avvolgimento rotorico. Tra statore e rotore è presente uno spessore d'aria o dielettrico detto traferro di qualche decimo di millimetro per consentire la libera rotazione del rotore.
Lo statore contiene in genere un numero pari di avvolgimenti in quanto, normalmente, ce ne sono due per ciascuna fase di alimentazione. Un motore a tre fasi, o trifase, avrà quindi come minimo sei avvolgimenti, cioè una coppia di poli per ogni fase, mentre un motore a due fasi avrà tipicamente quattro avvolgimenti.
I due avvolgimenti di ciascuna coppia polare sono collegati in serie e disposti fisicamente l'uno di fronte all'altro. Nel caso del motore trifase a sei avvolgimenti le coppie polari presentano uno sfasamento di 120° fisici ed elettrici; viceversa, nel motore bifase le due coppie polari hanno uno sfasamento di 90° fisici ed elettrici. In tutte e due i casi, negli avvolgimenti si verifica il passaggio di correnti che a loro volta producono, a causa degli sfasamenti, un campo magnetico complessivo che ruota nello spazio. Invece il rotore è dotato di un certo numero di fasi di norma chiuse in corto circuito, nei quali per induzione magnetica viene indotto un campo magnetico rotante ad una velocità di rotazione inferiore rispetto a quella del campo di statore.
La rotazione del campo magnetico di statore avviene ad una velocità fissa ns legata alla frequenza di alimentazione f, detta velocità di sincronismo (50 giri al secondo nel caso di corrente di rete e numero minimo di coppie polari).
Le correnti indotte nel rotore produrranno a loro volta un campo magnetico che ruota a velocità ns − nr rispetto al rotore, il quale ruota a velocità nr rispetto allo statore; il risultato è che il campo di rotore ruota alla velocità ns rispetto allo statore ed è dunque sincrono con il campo di statore.
Tale condizione di sincronismo tra le due onde di campo magnetico assicura che il motore produca una coppia costante. La situazione in cui ns=nr, cioè velocità di rotore uguale a quella di sincronismo, è una condizione limite in cui non vi sono forze elettromotrici (e quindi correnti indotte) e dunque la coppia motrice è zero. Diversamente, la mutua interazione attraverso i relativi campi magnetici tra le correnti di rotore e quelle di statore produce una coppia risultante netta. Quindi, la velocità di rotazione del rotore nr sarà sempre leggermente minore di quella di sincronismo; la differenza è proporzionale alla coppia resistente del motore in rotazione.
Il legame tra velocità di sincronismo ns, frequenza f di alimentazione e il numero p di poli (oppure pc di coppie polari per fase) è espresso dalla relazione.
Commenti
Posta un commento