Qual è la differenza tra una macchina a induzione con rotore avvolto e una macchina a induzione autoeccitata?

Differenze tra motori asincroni a rotore avvolto e motori asincroni a gabbia di scoiattolo

I motori asincroni a rotore avvolto (WRIM) e i motori asincroni a gabbia di scoiattolo (SCIM) sono due tipi comuni di motori asincroni che differiscono in struttura, prestazioni e applicazione. Di seguito sono riportate le principali distinzioni tra di essi:

1. Costruzione del rotore

Motore asincrono a rotore avvolto (WRIM):

• Il rotore è costituito da avvolgimenti trifase collegati a circuiti esterni tramite anelli di scorrimento e spazzole. Ciò permette di collegare gli avvolgimenti del rotore a resistenze esterne o ad altri dispositivi di controllo.

• La possibilità di regolare esternamente gli avvolgimenti del rotore offre un controllo più flessibile, specialmente per l'avviamento e la regolazione della velocità.

Motore asincrono a gabbia di scoiattolo (SCIM):

• Il rotore è realizzato con barre di alluminio fuso o rame disposte in una struttura a gabbia, da cui il nome "motore a gabbia di scoiattolo."

• Questa progettazione è semplice e robusta, senza anelli di scorrimento o spazzole, il che riduce i costi di manutenzione. Tuttavia, non consente una regolazione diretta esterna della corrente del rotore.

2. Caratteristiche di avviamento

Motore asincrono a rotore avvolto (WRIM):

Durante l'avviamento, possono essere inseriti resistori in serie con gli avvolgimenti del rotore per ridurre la corrente di avviamento e aumentare il momento di avviamento. Man mano che il motore accelera, i resistori vengono gradualmente ridotti e infine cortocircuitati.

Questo metodo permette un processo di avviamento più morbido, rendendolo adatto per applicazioni che richiedono un elevato momento di avviamento, come gru, nastri trasportatori e grandi pompe.

Motore asincrono a gabbia di scoiattolo (SCIM):

All'avviamento, la corrente del rotore è elevata, portando a una corrente di avviamento significativa, solitamente 6-8 volte la corrente nominale. Il momento di avviamento è relativamente basso, intorno a 1,5-2 volte il momento nominale.

Per ridurre la corrente di avviamento, vengono spesso utilizzati starter stella-triangolo o starter soft, ma le prestazioni di avviamento non sono comunque così buone come quelle dei motori a rotore avvolto.

3. Controllo della velocità

Motore asincrono a rotore avvolto (WRIM):

Gli avvolgimenti del rotore possono essere regolati attraverso circuiti esterni, consentendo un ampio range di controllo della velocità. I metodi di controllo della velocità comuni includono il controllo della resistenza del rotore e il controllo a cascata.

Anche se questo metodo è meno preciso del controllo mediante variatore di frequenza (VFD), è efficace per applicazioni che richiedono una variazione sostanziale della velocità.

Motore asincrono a gabbia di scoiattolo (SCIM):

I motori a gabbia di scoiattolo tradizionali non hanno capacità di controllo della velocità incorporate, poiché la loro velocità è determinata principalmente dalla frequenza di alimentazione. Per ottenere il controllo della velocità, è generalmente necessario un VFD per variare la frequenza di alimentazione.

Il controllo VFD consente un'accurata regolazione continua della velocità, ma aumenta la complessità e il costo del sistema.

4. Efficienza e manutenzione

Motore asincrono a rotore avvolto (WRIM):

La presenza di anelli di scorrimento e spazzole richiede una manutenzione maggiore, inclusa l'ispezione regolare e la sostituzione delle spazzole. L'attrito dovuto agli anelli di scorrimento e alle spazzole comporta anche una certa perdita di energia, influendo sull'efficienza del motore.

Tuttavia, per applicazioni che richiedono frequenti avviamenti, frenature o regolazioni di velocità, i vantaggi di prestazione dei motori a rotore avvolto possono superare i costi di manutenzione.

Motore asincrono a gabbia di scoiattolo (SCIM):

Senza anelli di scorrimento o spazzole, la progettazione è semplice, richiedendo una manutenzione minima e offrendo un affidabile funzionamento a lungo termine.

L'efficienza è generalmente più alta, specialmente sotto carico pieno, poiché non ci sono perdite meccaniche aggiuntive dovute all'attrito.

5. Aree di applicazione

Motore asincrono a rotore avvolto (WRIM):

Adatto per applicazioni che richiedono un elevato momento di avviamento, frequenti avviamenti/fermate e controllo della velocità, come:

• Gru

• Nastri trasportatori

• Ventilatori

• Pompe

• Laminoir nel settore metallurgico

Motore asincrono a gabbia di scoiattolo (SCIM):

Ampiamente utilizzato in applicazioni industriali standard dove il controllo della velocità o un elevato momento di avviamento non sono critici, come:

• Sistemi di condizionamento dell'aria

• Equipaggiamento di ventilazione

• Pompe idrauliche

• Nastri trasportatori

• Macchinari agricoli

6. Costo

Motore asincrono a rotore avvolto (WRIM):

A causa della sua struttura più complessa, il costo di fabbricazione è più elevato, specialmente con la necessità di componenti aggiuntivi come anelli di scorrimento, spazzole e sistemi di controllo.

È adatto per applicazioni ad alte prestazioni, dove l'investimento iniziale può essere maggiore, ma i benefici di prestazione possono portare a un aumento della produttività nel tempo.

Motore asincrono a gabbia di scoiattolo (SCIM):

La progettazione semplice comporta costi di fabbricazione inferiori, rendendolo ampiamente utilizzato in varie attrezzature industriali a scopo generale.

Ideale per applicazioni sensibili al costo, specialmente quelle che non richiedono controlli complessi o funzioni di regolazione della velocità.

Riepilogo

I motori asincroni a rotore avvolto e i motori asincroni a gabbia di scoiattolo hanno ciascuno i propri vantaggi e svantaggi. La scelta tra i due dipende dalle specifiche esigenze dell'applicazione. I motori a rotore avvolto offrono prestazioni superiori di avviamento e regolazione della velocità, rendendoli adatti per applicazioni che richiedono un elevato momento di avviamento e frequenti cambiamenti di velocità. D'altra parte, i motori a gabbia di scoiattolo eccellono nella semplicità, nella manutenzione ridotta e nell'efficienza dei costi, rendendoli ampiamente utilizzati in attrezzature industriali standard.