Su quale principio funziona il motore a induzione?

Un motore asincrono è un tipo di motore AC ampiamente utilizzato il cui principio di funzionamento si basa sulla legge dell'induzione elettromagnetica. Di seguito è fornita una spiegazione dettagliata del funzionamento di un motore asincrono:

1. Struttura

Un motore asincrono è composto principalmente da due parti: lo statore e il rotore.

Statore: Lo statore è la parte fissa, solitamente composta da nuclei di ferro laminati e avvolgimenti trifase inseriti nelle scanalature del nucleo di ferro. Gli avvolgimenti trifase sono collegati a una sorgente di energia elettrica trifase.

Rotore: Il rotore è la parte rotante, solitamente costituita da barre conduttrici (tipicamente alluminio o rame) e anelli terminali, formando una struttura a gabbia di scoiattolo. Questa struttura è chiamata "rotore a gabbia di scoiattolo."

2. Principio di Funzionamento

2.1 Generazione di un Campo Magnetico Rotante

Sorgente di Energia Elettrica Trifase: Quando una sorgente di energia elettrica trifase viene applicata agli avvolgimenti dello statore, vengono generati correnti alternate negli avvolgimenti dello statore.

Campo Magnetico Rotante: Secondo la legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica, le correnti alternate negli avvolgimenti dello statore producono un campo magnetico variabile nel tempo. Poiché l'energia elettrica trifase ha una differenza di fase di 120 gradi, questi campi magnetici interagiscono per formare un campo magnetico rotante. La direzione e la velocità di questo campo magnetico rotante dipendono dalla frequenza della sorgente di energia e dall'impaginatura degli avvolgimenti.

2.2 Corrente Indotta

Taglio delle Linee di Flusso Magnetico: Il campo magnetico rotante taglia le linee di flusso magnetico nei conduttori del rotore. Secondo la legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica, ciò induce una forza elettromotrice (FEM) nei conduttori del rotore.

Corrente Indotta: La FEM indotta genera una corrente nei conduttori del rotore. Poiché i conduttori del rotore formano un circuito chiuso, la corrente indotta scorre attraverso i conduttori.

2.3 Generazione di Coppia

Forza di Lorentz: Secondo la legge della forza di Lorentz, l'interazione tra il campo magnetico rotante e la corrente indotta nei conduttori del rotore produce una forza, che causa la rotazione del rotore.

Coppia: Questa forza genera una coppia, causando la rotazione del rotore nella direzione del campo magnetico rotante. La velocità del rotore è leggermente inferiore alla velocità sincrona del campo magnetico rotante, poiché è necessario un certo scivolamento per generare una corrente indotta e una coppia sufficienti.

3. Scivolamento

Scivolamento: Lo scivolamento è la differenza tra la velocità sincrona del campo magnetico rotante e la velocità effettiva del rotore. È espresso dalla formula:

Dove:

s è lo scivolamento ns è la velocità sincrona (in giri al minuto)

nr è la velocità effettiva del rotore (in giri al minuto)

Velocità Sincrona: La velocità sincrona 

ns è determinata dalla frequenza 

f della sorgente di energia e dal numero di coppie di poli 

p nel motore, calcolata dalla formula:

4. Caratteristiche

Caratteristiche di Avviamento: Durante l'avviamento, lo scivolamento è vicino a 1, e la corrente indotta nei conduttori del rotore è elevata, producendo una grande coppia di avviamento. Man mano che il rotore accelera, lo scivolamento diminuisce, e la corrente indotta e la coppia diminuiscono.

Caratteristiche in Funzionamento: In regime stabile, lo scivolamento è tipicamente piccolo (0,01 a 0,05), e la velocità del rotore è vicina alla velocità sincrona.

5. Applicazioni

I motori asincroni sono ampiamente utilizzati in varie applicazioni industriali e domestiche grazie alla loro struttura semplice, al funzionamento affidabile e alla manutenzione facile. Le applicazioni comuni includono ventilatori, pompe, compressori e nastri trasportatori.

Riepilogo

Il principio di funzionamento di un motore asincrono si basa sulla legge dell'induzione elettromagnetica. Un campo magnetico rotante è generato dall'energia elettrica trifase negli avvolgimenti dello statore. Questo campo magnetico rotante induce una corrente nei conduttori del rotore, che genera una coppia, causando la rotazione del rotore.