Come funziona un motore asincrono? il motore asincrono trifase o motore a induzione è un motore elettrico in
corrente alternata in cui la velocità angolare del rotore è inferiore alla
velocità di rotazione del campo magnetico generato dagli avvolgimenti
dello statore sin dal 1885 l'italiano galileo ferraris aveva dimostrato che
due bobine fisse ortogonali e percorse da correnti alternate della stessa
frequenza e sfasate di 90 gradi generano un campo magnetico rotante arrivando a
pubblicare nel 1888 i risultati dei suoi esperimenti ma e nell'autunno del 1887
che il fisico serbo nikola tesla dopo aver intensificato il lavoro
ingegneristico sul motore induzione nei depositi alle richieste di brevetto i
motori asincroni trifase possono essere considerati tra le macchine elettriche
più affidabili poiché svolgono la loro funzione per molti anni con interventi
di manutenzione assai ridotti JAES nel suo catalogo è in grado di fornire molte tipologie di motori asincroni oggi circa il 90 per cento dei motori
industriali è costituito dai motori asincroni ma proviamo a vedere nel
dettaglio il meccanismo di funzionamento interno di questi motori il motore
induzione costituito da due parti principali lo stato re il rotore lo
stato re è fondamentalmente un avvolgimento a tre bobine alimentato in
corrente alternata trifase ogni avvolgimento passa attraverso le fessure
dello stato re che sono realizzate impilando sottili lamine di acciaio ad
alta permeabilità magnetica all'interno di una struttura in acciaio o chissà lo
scorrimento della corrente trifase attraverso questi avvolgimenti causa la
formazione di quello che galileo ferraris aveva già scoperto nel lontano
1885 ovvero un campo magnetico rotante è appunto questo campo magnetico rotante
acronimo inglese rmf rotating magnetic field che causa la rotazione del rotore
per capire come viene generato il campo magnetico rotante e le sue proprietà
prendiamo come esempio una versione semplificata di un avvolgimento stato
rico questo avvolgimento è costituito da tre bobine disposti a 120 gradi l'una
dall'altra un cavo lungo il quale scorre della corrente elettrica genera un campo
magnetico attorno ad esso quando una potenza trifase viene applicata questa
speciale disposizione di bovine il campo magnetico verrà generato in un preciso
istante come mostrato seguendo le variazioni della corrente alternata
il campo magnetico assumerà diversi orientamenti e modulo se confrontiamo
queste tre istanze possiamo notare che è come se rappresentassero la sequenza di
rotazione di un campo magnetico forza uniforme la velocità di rotazione del
campo magnetico è nota come velocità sincrona supponiamo adesso che si metta
un conduttore chiuso all'interno del campo magnetico rotante secondo la legge
di faraday poiché sia un campo elettromagnetico variabile in un
circuito chiuso si creda sul conduttore una corrente indotta possiamo quindi
dire che il campo magnetico rotante in dura una corrente nella spina
quindi la situazione che si ottiene è un anello soggetto corrente indotta situato
nel campo magnetico come avevamo potuto osservare nel nostro
esperimento sulla dimostrazione della forza di lorenz il filo di stagno
percorse dalla corrente elettrica immerso in un campo magnetico subiva una
forza perpendicolare al movimento delle cariche che lo faceva ruotare anche in
questo caso una forza elettromagnetica sarà prodotta sull'anello il rotore ad
esso collegato inizierà dunque a ruotare lo stesso fenomeno si verifica anche
all'interno di un motore induzione qui invece di una semplice espira viene
utilizzato un motore a gabbia di scoiattolo anche qui la corrente
alternata trifase che passa attraverso lo stato ne produce un campo magnetico
rotante come nel caso precedente la corrente verrà indotta nelle barre
della gabbia di scoiattolo che essendo in corto circuito dagli anelli di
estremità permettono la rotazione del rotore
ecco perché questo motore chiamato motore induzione l'elettricità indotta
sul rotore grazie all'induzione elettromagnetica e non dalla connessione
elettrica diretta per favorire tal induzione elettromagnetica degli strati
di lamine in ferro sono racchiuse all'interno del rotore queste lamine
sottili di materiale ferromagnetico favoriscono l'induzione magnetica
limitando al minimo le correnti parassite possiamo intuire che il motore
induzione un grande vantaggio è per natura autoavviante ovvero sviluppa
spontaneamente ed automaticamente variando la propria velocità una coppia
motrice atta controbilanciare la coppia resistente applicata l'albero motore
determinando un funzionamento stabile in questa animazione vediamo che sia il
campo magnetico che rotore stanno ruotando ma a quale velocità voterà
rotore per ottenere la risposta a questa domanda dobbiamo prendere in
considerazione diversi casi consideriamo il caso in cui la velocità del rotore
sia uguale a quella del campo magnetico dato che il campo magnetico le spire
ruotano la stessa velocità il campo magnetico non viene mai sezionato dalle
spire e quindi la forza di lawrence è nulla questo si traduce in una coppia
nulla sulla barra del rotore il rotore rallenterà gradualmente mentre
rallenta il campo magnetico verrà selezionato dalle spire e quindi la
corrente e le forze indotte aumenteranno di nuovo il dottore dunque aumenterà la
velocità in breve il rotore non sarà mai in grado di raggiungere la velocità del
campo magnetico ruota una velocità specifica leggermente inferiore alla
velocità sincrona la differenza tra la velocità sincrona e quella del rotore è
nota come velocità di slittamento ora capiamo perché i motori induzione sono
così diffusi sia in ambito industriale che in ambito domestico è possibile
anche notare che i motori e induzione non hanno un magnete permanente non
hanno nemmeno spazzole anelli di commutazione o sensori di posizione come
le altre tipologie di macchine elettriche i motori e induzione sono
assolutamente autonomi il loro maggiore vantaggio è che la loro velocità può
essere regolata facilmente controllando la frequenza della potenza di
alimentazione per spiegarlo meglio consideriamo ancora una volta la
versione semplificata di un avvolgimento di stato re abbiamo già appreso che il
campo magnetico rotante ha generato a causa della tensione trifase in ingresso
è dunque chiaro che la velocità del campo magnetico rotante è proporzionale
alla frequenza dell'alimentazione elettrica poiché rotore cerca sempre di
allinearsi al campo magnetico anche la velocità del rotore a proporzionale alla
frequenza della tensione alternata pertanto utilizzando un convertitore di
frequenza è possibile controllare molto facilmente la velocità del motore
induzione queste proprietà del motore induzione lo rendono idoneo ad essere
impiegato nei settori industriali più svariati come le industrie alimentari
chimiche e metallurgiche o in impianti di trattamenti acque o di tipo
estrattivo esse infatti può essere utilizzato in
sistemi di sollevamento come ascensori e montacarichi i sistemi di trasporto come
nastri trasportatori e anche nelle auto elettriche a causa dell'ampia banda di
frequenza di funzionamento dei motori all'induzione le auto elettriche sono in
grado di funzionare con la trasmissione a singola velocità
un'altra proprietà interessante del motore induzione è quella di funzionare
da generatore quando il suo rotore viene ruotato passivamente
in questo caso è però necessario assicurarsi che la velocità del campo
magnetico rotante sia sempre inferiore alla velocità del rotore se questo video
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