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Motore asincrono

Come funziona un motore asincrono?

Il motore asincrono è un motore elettrico che funziona a corrente alternata. Si basa sul principio per cui due bobine uguali, fisse, poste con gli assi tra di loro perpendicolari se percorse da correnti sinusoidali (quindi alternate) caratterizzate dallo stesso valore massimo e dalla medesima pulsazione, con differenza tra la fase della prima corrente e quella della seconda di π/2 (cioè con la prima corrente in quadratura di anticipo sulla seconda, sfasate quindi di 90 gradi) generano un campo magnetico rotante del tutto analogo a quello che si potrebbe produrre attraverso la rotazione di un magnete permanente o di un solenoide attraversato da corrente continua.

La frequenza di rotazione di un motore asincrono non è né uguale né pari a un sottomultiplo della frequenza di rete ovvero non è "sincronizzata" con essa.

Motore asincrono trifase

Un motore elettrico asincrono trifase è costituito dallo statore e dal rotore. Lo statore è un avvolgimento che comprende tre bobine uguali percorse da corrente alternata trifase. Le tre bobine (sempre per lo stesso principio visto prima) generano un campo magnetico rotante quando sono poste con gli assi orientati a 120° tra di loro se percorse da correnti sinusoidali alternate caratterizzate dallo stesso valore massimo e dalla medesima frequenza, ma sfasate tra di loro di un terzo di periodo e la prima corrente in anticipo sulla seconda ed in ritardo sulla terza.

Lo statore è realizzato attraverso delle fessure di materiale altamente ferromagnetico dalle quali passano le bobine.

Statore

Il campo magnetico rotante prodotto dalle bobine causa la rotazione del rotore.

Rotazione del rotore

Analizziamo le tre bobine con un semplice disegno:

Bobine rotore

Ogni bobina avvolta nello statore è stata colorata con un colore diverso per distinguerla dalle altre. Il fatto di far circolare le correnti sfasate tra di loro di un terzo di periodo equivale a generare un campo magnetico rotante caratterizzato dalla stessa intensità.

Nel rotore è presente una spira di acciaio che rappresentando un conduttore esposto ad un campo magnetico rotante vedrà generarsi una corrente indotta al suo interno per la legge di Faraday Neumann Lenz, infatti si ha una variazione nel tempo del flusso del campo magnetico concatenato ala superficie della spira rispetto al tempo.

Sulla spira percorsa da corrente agirà inoltre una forza magnetica a causa della presenza del campo magnetico stesso che produrrà un momento capace di far ruotare la spira e quindi il rotore.

Forze magnetiche agenti su un rotore

Questo tipo di motore è detto a induzione proprio perché sfrutta il principio dell’induzione elettromagnetica per generare la corrente indotta sull’anello posto nel rotore. Il rotore può anche essere caratterizzato dalla presenza di un magnete permanente che invece genera autonomamente il campo magnetico.

La velocità di rotazione del rotore è proporzionale alla frequenza della corrente alternata che percorre le bobine quindi è possibile far variare tale velocità variando la frequenza dell’alimentazione tramite ad esempio un convertitore di frequenza.

Questa tipologia di motore è quella più diffusa nelle applicazioni industriali e domestiche ma anche nei moderni motori delle auto elettriche.

Vantaggi e svantaggi del motore asincrono

La velocità di rotazione dei motori asincroni dipende dal carico che viene applicato sull'asse di rotazione. Ecco perchè il nome di asincrono dato a questi motori in quanto la velocità di rotazione del rotore non è uguale a quella del campo magnetico rotante ma risulta inferiore e quindi la rotazione non risulta in sincronismo. Le potenze sviluppabili dai motori asincroni arrivano fino a 1000 kW.

Riassumendo vantaggi e svantaggi del motore asincrono:

Vantaggi: presenta un elevato rapporto potenza/peso, assicura grande affidabilità, la facilità di avviamento grazie alla bassa inerzia del rotore che permette di ottenere elevate accelerazioni, il calore si sviluppa solo sullo statore.

Svantaggi: il costo di un motore asincrono è relativamente elevato e supera quello di un motore sincrono, il magnete permanente eventualmente presente nel rotore è soggetto a smagnetizzazione se esposto alle alte temperature.

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