Principio generale di funzionamento
La figura sottostante a sinistra riporta le principali parti costituenti un normale motore asincrono,
con particolare riferimento al motore con rotore a gabbia. Il disegno vuole essere una vista in
sezione del motore, col piano di sezione normale all'asse longitudinale della macchina (asse
dell'albero del motore). Non sono quindi rappresentate le due calotte che completano la chiusura
protettiva ed i cuscinetti che sostengono l'albero tenendolo centrato sull'asse di rotazione. Inoltre
per lo statore non sono riportati gli avvolgimenti induttori (del tipo aperto per correnti alternate
trifase) che sostengono il campo rotante, ma è solo riportata la vista a forma di corona circolare
di uno dei lamierini ferromagnetici che compongono il pacco statorico per il quale sono
raffigurate le cave (separate da denti) destinate a contenere i conduttori attivi dell'avvolgimento
statorico. Per il rotore sono in vista le sezioni delle barre di alluminio che compongono la gabbia
di scoiattolo che costituisce l'avvolgimento d'indotto della macchina (non compaiono gli anelli di
cortocircuito della gabbia stessa) e la vista di uno dei lamierini del pacco rotorico.
La figura di destra riassume invece il principio di funzionamento.
Gli avvolgimenti trifasi statorici, percorsi da una terna trifase di correnti sinusoidali, generano un
campo magnetico rotante di intensità B [Wb /m2] la cui velocità n1 [g / '] dipende dalla frequenza
di alimentazione f1 [Hz] e dal numero p di coppie polari secondo la relazione:
Immaginando inizialmente il rotore fermo, n2 = 0 , tale campo rotante, unipolare nella
rappresentazione, taglierà trasversalmente i conduttori attivi rotorici raffigurati che costituiscono
i lati attivi di una spira chiusa in cortocircuito. Nella spira si svilupperà, grazie alla legge
generale dell'induzione elettromagnetica, una forza elettromotrice indotta che farà circolare una
corrente I2 col verso di figura. Tale corrente interagirà col campo magnetico rotante induttore
dando luogo a delle forze elettromagnetiche di intensità Fe dirette in modo tale da formare una
coppia motrice CM . A causa della coppia motrice il rotore si metterà in movimento nello stesso
senso del campo rotante. Mano a mano che il rotore acquista velocità sotto l'azione della coppia
diminuirà la velocità con la quale il campo rotante taglia i conduttori attivi di rotore e con essa le
correnti rotoriche e la coppia motrice. Idealmente, se si trascurano gli attriti, la coppia motrice si
annulla quando la velocità n2 del rotore eguaglia la velocità n1 del campo rotante. In realtà, anche
se il motore è a vuoto (cioè senza coppie frenanti applicate al suo albero), le perdite meccaniche
dovute all'attrito nei cuscinetti ed alla ventilazione del rotore nell'aria, fanno si che sia sempre n2
< n1 e che quindi permanga la piccola coppia motrice necessaria a vincere la coppia resistente.
Se, col motore alimentato (e quindi col campo rotante induttore presente) e funzionante a vuoto,
si applica una coppia frenante all'albero si ha che il rotore rallenta così che aumenta la velocità
con la quale il campo rotante taglia gli avvolgimenti rotorici. Aumenta quindi la corrente rotorica
e con essa la coppia motrice fino a che la coppia motrice eguaglierà la coppia resistente esterna
ripristinando nuove condizioni di equilibrio dinamico ad una velocità del rotore inferiore alla
precedente. Nel caso in cui la coppia frenante sia eccessiva, il rotore rallenterà fino a fermarsi ed
il motore si troverà a funzionare nella condizione di cortocircuito ( o rotore bloccato) non
sostenibile se non per un breve istante di tempo a causa dell'elevata intensità delle correnti negli
avvolgimenti.
