Motore asincrono - I blog di Unica

Motore asincrono
Galileo Ferraris 1885.
Principio di funzionamento: creazione di un campo rotante per mezzo di circuiti fissi,
percorsi da correnti trifasi (per piccole potenze o applicazioni speciali anche
monofase).
E’ il motore elettrico più semplice, economico, robusto ed affidabile che la tecnica
conosca.
Rispetto agli altri tipi di motori elettrici:
Vantaggi
•Peso ed ingombro ridotti a parità di potenza;
•mancanza di particolari dispositivi di eccitazione: preleva dalla rete la potenza
magnetizzante necessaria per creare il flusso induttore
•è autoavviante;
•sviluppa, spontaneamente ed automaticamente, variando la propria velocità, una
coppia motrice atta a controbilanciare la coppia resistente applicata all’albero motore,
determinando un funzionamento stabile (all’aumentare del carico rallenta);
•sovraccaricabilità, anche il 100% della sua potenza nominale;
•esigenze di manutenzione molto ridotte
•semplicità di esercizio ed alto rendimento.
Svantaggi :
 all’avviamento, con inserzione diretta sulla rete, la corrente di spunto può risultare anche
4 - 10 volte maggiore della corrente assorbita a pieno carico, con problemi alla rete di
distribuzione (cadute di tensione) ed agli interruttori (intervento);
 questa corrente risulta, inoltre, essere tanto sfasata rispetto alla tensione (come nei
trasformatori in corto circuito) che la coppia motrice sviluppata dal motore
all’avviamento, detta coppia di spunto, è piccola nonostante l’elevato valore della
corrente assorbita;
 la velocità di rotazione del MAT, nel campo di funzionamento normale, praticamente
costante, perché strettamente legata alla frequenza della corrente di alimentazione;
 la coppia massima (proporzionale al quadrato del rapporto tra il valor efficace della
tensione di alimentazione e la frequenza) costante ed ad una ben precisa velocità.
Se non vi sono particolari esigenze di regolazione di velocità o di coppia si usa il MAT:
montacarichi, gru, ascensori, macchine utensili tradizionali, pompe, ventilatori sono da
decenni azionati in maniera soddisfacente da questo tipo di motore.
L’unico ostacolo che si oppone ad una diffusione praticamente universale del MAT
è l’impossibilità di regolare velocità e coppia in ampi intervalli, a costi contenuti.
È per questo motivo che, in Italia, dal 1925 al 1980, nella trazione ferroviaria si
ebbe il progressivo disuso dei locomotori elettrici con motori trifasi, a tensione e
frequenza fisse, a favore del motore a corrente continua a 3 kV che presentava la
possibilità di modulare coppia e velocità con una flessibilità maggiore (si tenga
presente che, all’epoca, i locomotori azionati da MAT potevano avere non più di 4
velocità obbligate di marcia: 25 km/h, 37.7 km/h, 75 km/h e 100 km/h!).
Questo ostacolo è stato superato ai nostri giorni con l’elettronica di potenza (un
locomotore pesa anche 100 tonnellate ed ha 2 MW di potenza installata) che,
grazie alla rivoluzionaria capacità dei diodi e dei tiristori di potenza di rendere
indipendenti la tensione e la frequenza della linea di alimentazione da quelle che
alimentano i motori, ha reso possibile montare MAT su locomotori circolanti sotto
catenarie a corrente continua, alimentandoli non più a tensioni e frequenze fisse
ma variabili finemente in modo tale da regolare con precisione coppia e velocità.
Può funzionare anche da generatore, ma la sua utilizzazione in questa veste non è
molto frequente. Infatti il funzionamento come generatore è subordinato alla possibilità
di assorbire dalla rete, sotto tensione a frequenza f, la potenza reattiva necessaria a
creare il campo magnetico induttore: senza di esso la macchina non potrebbe
funzionare.
Galileo Ferraris nel 1885 dimostra sperimentalmente in pubblico il
risultato dei suoi studi: l'esistenza di un campo magnetico rotante
generato mediante due bobine fisse, tra loro perpendicolari,
percorse da correnti isofrequenziali in quadratura;
un cilindretto di rame (rudimentale rotore), immerso nel campo
magnetico generato dallo statore di materiale ferromagnetico, si
mette in movimento, tra la meraviglia dei presenti, sotto l'azione
delle forze elettrodinamiche tra campo rotante e correnti indotte.
E' l'inizio del motore asincrono. Pubblica la teoria del motore
asincrono sulla rivista L'Elettricità, soltanto dopo tre anni,
nell'aprile del 1888.
Nel mese di maggio dello stesso anno, Nicola Tesla deposita
in America cinque brevetti sulla costruzione dei motori asincroni.
Innegabile il primato scientifico di Galileo Ferraris sul principio di
funzionamento e sulle basi teoriche del motore asincrono che
Tesla utilizza per la sua costruzione su base industriale
(i brevetti furono acquistati dalla Westinghouse).
"Il Nuovo Cimento", Pisa, 1888
CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE
Statore
+
+
Traferro
+
+
+
+
+
Rotore
Sezione mediana di
una macchina elettrica
a traferro costante
Collegamenti dei lati
attivi dell’avvolgimento
sulla testata
Una macchina elettrica rotante è costituita da due serie di circuiti montati su due
strutture in ferro. La struttura esterna solitamente è ferma e viene detta statore,
la seconda è in moto e viene detta rotore.
Le due strutture in ferro sono separate da un traferro di aria per consentire la
rotazione senza attrito del rotore rispetto allo statore
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
Avvolgimento di
statore



Avvolgimento di
rotore
Nelle cave di rotore e statore sono
alloggiati due avvolgimenti trifase
aventi lo stesso passo polare.
L’avvolgimento di statore può essere
collegato a stella (come illustrato
nella figura), oppure a triangolo,
mentre l’avvolgimento di rotore viene
chiuso in corto circuito.
Una volta alimentato con una terna di tensioni concatenate simmetriche aventi
una pulsazione , l’avvolgimento di statore viene percorso da una terna
equilibrata di correnti. Le correnti di statore generano al traferro della
macchina un campo rotante, con velocità angolare c = /p (p = numero di
coppie di poli, per semplicità consideriamo p=1).
Il campo rotante di statore induce f.e.m. negli avvolgimenti di rotore; essendo
questi chiusi in c.c. nell’avvolgimento di rotore circola un sistema di correnti
equilibrato.
L’interazione della corrente di rotore con il campo di statore (forza di Lorentz)
genera un sistema di forze agenti sui lati attivi dell’avvolgimento di rotore che
ha una coppia risultante non nulla rispetto all’asse di rotazione della macchina
e tende a portare in rotazione il rotore nello stesso verso del campo di statore

x1
+
Una spira percorsa da corrente alternata produce un campo magnetico
alternato
i1
B1
1.5
i1
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
i1
B1
1.5
i1
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
i1
B1
1.5
i1
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
i1
B1
1.5
i1
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
i1
B1
1.5
i1
corrente (a.u.)
1
0.5
0
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0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
i1
B1
1.5
i1
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
i1
B1
1.5
i1
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
i1
B1
1.5
i1
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
i1
B1
1.5
i1
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
i1
B1
1.5
i1
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
i1
x2

+
+
x1
i2


i3
x3
+
Tre spire orientate a 120 ° l’una rispetto all’altra, percorse da un sistema
di correnti equilibrato producono un campo magnetico che ruota con una
velocità angolare s pari alla pulsazione  delle correnti
s  
B1
B2
B3
Btot
1.5
i1
i2
i3
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
B1
B2
B3
Btot
1.5
i1
i2
i3
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
B1
B2
B3
Btot
1.5
i1
i2
i3
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
B1
B2
B3
Btot
1.5
i1
i2
i3
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
B1
B2
B3
Btot
1.5
i1
i2
i3
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
B1
B2
B3
Btot
1.5
i1
i2
i3
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
B1
B2
B3
Btot
1.5
i1
i2
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corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
B1
B2
B3
Btot
1.5
i1
i2
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corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
B1
B2
B3
Btot
1.5
i1
i2
i3
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
B1
B2
B3
Btot
1.5
i1
i2
i3
corrente (a.u.)
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0
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0.005
0.01
-0.5
-1
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0.015
0.02
1.5
i1
i2
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corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
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0.015
0.02
1.5
i1
i2
i3
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
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-1
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0.015
0.02
1.5
i1
i2
i3
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
1.5
i1
i2
i3
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
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-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
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i1
i2
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corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
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0.015
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corrente (a.u.)
1
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0
0.005
0.01
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0.015
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i1
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1
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0.015
0.02
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corrente (a.u.)
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0.015
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i1
i2
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corrente (a.u.)
1
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0
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0.015
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i1
i2
i3
corrente (a.u.)
1
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0
0
0.005
0.01
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tempo (s)
0.015
0.02
1.5
i1
i2
i3
corrente (a.u.)
1
0.5
0
0
0.005
0.01
-0.5
-1
-1.5
tempo (s)
0.015
0.02
Campo magnetico rotante
Teorema di Galileo Ferraris o del
Campo Magnetico Rotante:
un sistema polifase di correnti
che scorre in un opportuno
sistema di conduttori genera un
campo magnetico di intensità
costante la cui direzione
ruota in un piano con moto
uniforme, genera cioè un
Campo Magnetico Rotante
del tutto simile a quello
ottenuto facendo ruotare un
magnete
permanente
utilizzando
un
motore
primario
(cioè
fornendo
energia meccanica).
Il campo magnetico è pari alla somma dei tre campi generati dalle tre bobine. Le bobine sono
collegate tra di loro con un angolo di 120° e posto che il sistema trifase è esso stesso sfasato
sotto il profilo elettrico di un angolo pari a 120° elettrici, il campo magnetico che si genererà
non sarà statico ma bensì dinamico: il campo ruota ad una frequenza di 50 Hz.
Strutturalmente è costituito da una parte fissa (statore), che porta tre avvolgimenti i cui
assi sono disposti a 120° l’uno dall’altro, da una mobile (rotore) all’interno, al centro degli
avvolgimenti, che porta un circuito elettrico chiuso su se stesso.
Il funzionamento di un motore asincrono trifase è basato sulla induzione di un campo
rotante dovuto alla sovrapposizione dei campi magnetici generati da un sistema trifase di
correnti che percorrono gli avvolgimenti di statore. Il campo rotante dà luogo a periodiche
variazioni di flusso concatenato con i conduttori del rotore, i quali, divenendo per la legge
dell’induzione elettromagnetica sede di f.e.m. indotte, sono percorse da correnti.
Le correnti indotte (per la legge di Lenz) si oppongono alla causa che le ha generate, cioè
la variazione di flusso concatenato, e quindi i conduttori si mettono a ruotare nel senso
del campo rotante, cercando di raggiungere la velocità ns di sincronismo.
È chiaro che finché il rotore gira più lentamente del campo rotante, nell’avvolgimento di
rotore viene indotta una tensione e quindi agisce una coppia motrice; ma se il rotore
raggiungesse la stessa velocità del campo non vi sarebbe alcuna variazione di flusso
concatenato e quindi non vi sarebbe tensione indotta, non circolerebbe corrente e non vi
sarebbe coppia motrice.
La velocità del rotore raggiunge allora un valore inferiore a quello del sincronismo; per cui
questi motori sono detti asincroni.
La differenza tra la velocità di sincronismo ns e quella effettiva del rotore n è definita
scorrimento assoluto del motore:
s = ns – nrm
Normalmente viene dato lo scorrimento percentuale riferito a ns: s =( ns – nrm)/ ns
Lo scorrimento aumenta all’aumentare del carico, cioè della coppia resistente applicata
all’albero del motore:
con motore privo di carico (macchina a vuoto) lo scorrimento è trascurabile (s% = 0);
con motore fermo, all’avviamento (macchina in corto circuito), lo scorrimento
percentuale è massimo (s% = 100).
A potenza nominale lo scorrimento oscilla tra il 2 e il 7% passando dai grossi motori ai
piccoli.
ns  60 f1
campo di statore
nrm  ns (1  s )
2ns
grandezze statoriche
60
n  nrm sns
f2  s

 sf1 grandezze rotoriche
60
60
f 2  f1 f 2  2  3Hz
2f1 
n è espresso in rpm (rotazioni per minuto)
Un motore trifase con una coppia di poli per fase, alimentato a 50 Hz ha una velocità
angolare di sincronismo di 3000 giri al minuto.
rotore avvolto o ad anelli (macchine di media e di grande potenza)
elevate resistenze all’avviamento e basse resistenze a regime
nelle cave di rotore è alloggiato un avvolgimento avente lo stesso passo polare
dell’avvolgimento di statore. Il numero delle fasi dell’avvolgimento di rotore può in generale
essere anche diverso da quello dell’avvolgimento di statore.
L’avvolgimento di rotore è collegato a stella con i terminali facenti capo a tre anelli
conduttori, isolati sia tra loro che dall’albero sul quale sono calettati. Sugli anelli poggiano
delle spazzole mediante le quali le fasi dell’avvolgimento rotorico vengono collegate a tre
resistenze esterne, variabili, solitamente collegate a stella.
Il complesso delle tre resistenze variabili forma il reostato di avviamento, il cui scopo
principale è quello di limitare le correnti assorbite dal motore durante l’avviamento
(quando la tensione indotta è massima) ed aumentare la coppia di spunto. La manovra di
avviamento si esegue con tutte le resistenze inserite. Man mano che il motore accelera le
resistenze vengono gradualmente escluse. Durante il funzionamento a regime i tre anelli
vengono cortocircuitati.
rotore a ‘gabbia di scoiattolo’ o ‘in corto circuito’
in ognuno dei canali di rotore si infila una sbarra di rame, le cui testate, ad entrambe le
terminazioni, vengono chiuse da un anello di rame.
• resistenze bassissime e numero di poli che si adegua al numero dei poli di statore (per noi
p=1)
• tensioni in gioco per ogni barra sono molto basse, dell’ordine di qualche volt
• correnti, data la bassa resistenza, piuttosto elevate.
Queste bassissime resistenze sono causa di inconvenienti all’avviamento.
Targa di un motore asincrono trifase da 30 HP della ditta Siemens progettato per
funzionare a 460 V e 60 Hz; corrente nominale 34,9 A; velocità nominale è 1.765 giri al
minuto, scorrimento nominale 1,9%, rendimento 93,6%. Il fattore di servizio 1,15 indica
che il motore può essere fatto funzionare in modo intermittente ad una potenza maggiore
di quella di targa del 15%. La classe di isolamento è F (che consente una sovratemperatura
massima di 105°C) e la temperatura ambiente è standardizzata a 40°C per altitudini
inferiori a 1.000 m, pertanto la massima temperatura ammessa è 145°C. La temperatura di
funzionamento di un motore è importante sia per il rendimento che per la durata di vita
(un incremento di 10 °C della temperatura di funzionamento può diminuire la durata di
vita dell'isolante di più del 50%).
Circuito Equivalente del motore asincrono trifase
Per ricavare il circuito equivalente del MAT si fa riferimento a quello del trasformatore
dato che la macchina asincrona può essere vista come un trasformatore il cui primario è il
circuito statorico e il secondario quello rotorico.
Vi sono però alcune differenze sostanziali:
·
la frequenza rotorica è differente da quella statorica e varia con lo scorrimento s;
·
il motore non alimenta un carico elettrico sul secondario dato che le fasi sono chiuse
in corto circuito;
·
alimentando il MAT con una terna simmetrica di tensioni esso si comporta sempre
come carico equilibrato e quindi si può considerare una fase per descrivere il suo
funzionamento
I1
X
1d
R1
I2 s
I f
V1
Rf
Xm
E 2 s
R2
X2ds=sX2d
A rotore bloccato la macchina asincrona può essere vista come un trasformatore il cui
primario è il circuito statorico e il secondario quello rotorico.
d
kwi fattore di avvolgimento per avvolgimenti distribuiti
e2  k w 2 N 2
f1 frequenza di rete, f2=f1 a rotore bloccato
FM valore massimo del flusso concatenato con i due circuiti
dt

E 2  V2   jk w 2N 2 F
E2  k w 21 N 2  2f1 N 2  k w 2 2f1 N 2
M
2
 4.44k w 2 N 2 f1M
Quando il rotore ruota
E2 s  4.44k w 2 N 2 f 2M  sE2
X 2 s  2f 2 L2  2sf s L2  sX 2
varia con la velocità
La corrente rotorica
I 2s 
E2 s
R22  X 22s

sE2
R22  s 2 X 22

E2
R s 
R2 costante
E2s, X2s variabili con la velocità
2
2
 X 22

E2
2
R2 s  X 22
R2s= R2/s variabile con la velocità
E2, X2 costanti
Facendo riferimento alla resistenza variabile
I1
X1
R1
R2
X2d
I f
V1
Rf
Xm
R2
R
(1  s ) R2
 R2  2  R2  R2 
 R2  Re
s
s
s
(1  s ) R2
Re 
s
R2 s 
Mancano le perdite per attrito e ventilazione
E 2 s
I2 s
R2
Impedenza
Re di carico
variabile
con s
Bilancio delle potenze
Pin  P1  V1 I1 cos 1
P Cu1  R1 I12
Potenza assorbita dalla rete per fase
Potenza perduta nel rame di statore
PFe1  R f I 2f Potenza perduta nel ferro di statore
P1  Ps  PFe1  PCu1
Ps
Potenza sincrona: aliquota della potenza trasferita elettromagneticamente al rotore
Ps  E2 I 2 s cos  2 s  PCu 2  Pm  R2 s I 22s  R2 I 22s  Re I 22s
PCu 2
Potenza perduta nel rame di rotore
Pm
Potenza meccanica trasferita all’asse
La potenza perduta nel ferro di rotore è trascurabile per la bassa frequenza rotorica
 1  s  2 R2 2 PCu 2
Ps  R2 s I 2 s  R2 1 
I2s  I2s 
s 
s
s

PCu 2
 sPs
s
Pm  Ps  PCu 2  (1  s ) Ps
2

Perdite nel ferro
Perdite nel rame statorico
Potenza assorbita

Potenza sincrona
P
P
out
m
Rendimento   P  P
in
1
Rendimento   Pin  Pperduta
Pin
convenzionale
Perdite nel rame rotorico
Perdite per attrito e ventilazione
Potenza meccanica
utilizzata all’asse
Pperduta potenza perduta
0.76

0.97
pochi kW
decine di MW
Coppia e caratteristica meccanica
Pm  rmC 
C
2ns
2nr
2f1
C
(1  s )C 
(1  s )C
60
60
p
Pm
2f1 (1  s )
dove
R2 2
R2 4.44 N 2 k w 2 f1F M 
Pm  (1  s ) Ps  m(1  s ) I 2 s  m(1  s )
s
s
R2 / s  X 22
2
Calcolando C
1 R2
V1 2
1 sV1 2 R2
C  k'
 k'
2
2
2
f1 s R2 / s   X 2
f1 R2  s 2 X 22
dC
R2
 0  s  s*  
ds
X2
k ' V1
k ' V1
*  V1
CM  C ( s*) 

 k 
f1 2 X 2 2 f1 2f1 L2 d
 f1
2
2
2
 1

 L2 d
Coppia massima
Non dipende da R2
Ridurre l’induttanza di dispersione rotorica migliora la bontà dell’accoppiamento e fa
crescere la coppia massima
C
Cmax
CR
caratteristica
meccanica
A
P
Q
B
CS
S*
CR coppia resistente applicata all’asse
s=1, Cs coppia di spunto
1
Cs  CM
3
Se
C R  Cs
il motore si avvia e la velocità cresce finché
C  CR
tra 0 e il punto A.
Il motore lavora nel punto P:
se aumenta CR , il motore rallenta e il punto di lavoro si sposta verso A. La C aumenterà
fino al raggiungimento di un nuovo punto di equilibrio a velocità più bassa.
se diminuisce CR , il motore accelera e il punto di lavoro si sposta verso 0. La C diminuirà
fino al raggiungimento di un nuovo punto di equilibrio a velocità più alta.
IL TRATTO 0A è STABILE
Alte velocità, caratteristica ripida (la variazione del carico porta modeste variazioni di
velocità)
Il motore lavora nel punto Q:
se aumenta CR , il motore rallenta e il punto di lavoro si sposta verso B. La C diminuirà e la
disparità tra le coppi aumenterebbe instabilità arresto del motore.
se diminuisce CR , il motore accelera e il punto di lavoro si sposta verso A. La C aumenterà
rà e la disparità tra le coppie aumenterebbe instabilità che si conclude quando il punto
di lavoro torna nel tratto OA.
IL TRATTO AB è INSTABILE
Considerazioni
1 R2
V12
1
sV12 R2
C  k'
 k'
2
2
f1 s R2 / s   X 2 d
f1 R2 2  s 2 X 22d
Essendo
s* 
R2
X2
agendo su R2 si può spostare il
punto di coppia massima verso
valori di s crescenti.
Per s=1 (allo spunto) l’influenza di
X2 è massima e la corrente è molto
sfasata rispetto alla tensione
secondaria cos2s è piccolo.
La corrente è intensa ma poco
efficiente
Per s0 , cos2s 1, I2s diminuisce
e con essa la coppia fino a s=0.
C
CMAX
R2
CS
Ciò viene sfruttato all’avviamento nel caso di rotore avvolto per avere la coppia massima
(R2=X2) proprio per s=1.
Avviamento del motore asincrono
C
caratteristica
meccanica
Cmax
CS
1) Cs<<Cmax: la coppia di spunto è
notevolmente inferiore alla coppia
massima e spesso minore della stessa
coppia corrispondente alla potenza
nominale. Per tale motivo il motore
può avviarsi solo a vuoto, oppure con
coppia resistente molto ridotta.
S*
Nel caso di rotore avvolto si collega in serie ad ogni fase un reostato di avviamento per
ottenere la condizione di coppia massima quando R2=X2.
Rotore avvolto
Si modifica temporaneamente l’impedenza del circuito rotorico con l’inserzione di resistenze
ausiliarie: di fatto si collega alle spazzole un reostato trifase (di avviamento) .
Si porta inizialmente il reostato nella posizione di massima resistenza. Dopo aver chiuso
l’interruttore di linea, si escludono gradualmente le resistenze del reostato man mano che il
motore prende velocità fino a escluderle completamente quando raggiunge una velocità
prossima alla nominale. Si chiudono quindi in corto circuito gli anelli e si sollevano le spazzole
mediante un particolare dispositivo.
L’effetto di queste operazioni comporta in primo luogo lo spostamento del punto che
corrisponde alla coppia massima verso la condizione di avviamento. L’inserzione di resistenze nel
circuito rotorico permette quindi di ottenere, attraverso il gioco delle successive caratteristiche
meccaniche, alte coppie allo spunto. Inoltre esse, aumentandone l’impedenza totale,
permettono di diminuire la corrente assorbita all’atto dell’avviamento. Con tale sistema si riesce
a limitare la corrente di spunto a 1,2 ÷ 2 volte la corrente nominale ed ottenere coppie
dell’ordine di 1 ÷2 volte la nominale.
Rotore a gabbia
Il rotore a gabbia ha un funzionamento perfetto in regime di marcia normale ma qualche
inconveniente all’atto dell’avviamento. Quando il rotore è fermo, le sbarre della gabbia
vengono tagliate dalle linee di forza del campo rotante con l’intera velocità di sincronismo:
in queste condizioni le f.e.m. indotte nelle sbarre sono tali da far circolare nelle sbarre delle
correnti molto più intense che nella marcia normale. D’altra parte siccome il rotore funziona
come il secondario di un trasformatore, le correnti indotte nel rotore richiamano, per
reazione, delle correnti di intensità proporzionale anche nello statore allacciato alla linea.
Ne risulta che il motore assorbe dalla linea all’atto dell’avviamento un violento impulso di
corrente, il quale va poi rapidamente attenuandosi man mano che il rotore accelera: questo
impulso di corrente può essere da 4 a 8 volte la corrente normale di pieno carico. Per
questo motiva bisogna far avviare il motore a tensione ridotta in modo che diminuisca la
corrente di spunto.
Un metodi di avviamento è la commutazione stella-triangolo delle fasi dello statore: il
rotore è costruito per funzionare con le fasi statoriche a triangolo, cosicché ogni fase venga
alimentata dalla tensione di linea; all’avviamento invece le fasi dello statore si collegano
provvisoriamente a stella (tensione/3); dopo che il motore è avviato le fasi vengono
collegate a triangolo per la marcia normale.
Il picco di corrente che si verifica durante la commutazione da stella a triangolo deriva dal
fatto che in questo breve intervallo il motore non è alimentato ma il rotore, che per inerzia
continua a ruotare, inducendo una tensione negli avvolgimenti di statore. Quando si
riprende a triangolo e si rialimenta lo statore, questa tensione si somma vettorialmente a
quella indotta dal rotore, dando origine ad una sovratensione statorica e quindi ad un picco
di corrente di reinserzione.