Motori a corrente alternata

MOTORI CORRENTE ALTERNATA: CARATTERISTICA MECCANICA
La caratteristica meccanica rappresenta l'andamento della coppia motrice C in funzione della velocità di rotazione del rotore nr

 Alla partenza la Ca > Cr per cui il motore parte ed accellera. In B si ha l’equilibrio dinamico C=Cr e la velocità raggiunta verrà mantenuta.
B: punto di funzionamento nominale (Cnom) dove c’è la coppia motrice

La Potenza meccanica è proporzionale a questa area (P=C*w) dove w è la velocità angolare w=2*¶*nr



Se Cm< Cnom allora, a causa della elevata pendenza della curva caratteristica ad una piccola diminuzione di nr (nrà nr’) corrispondono grandi incrementi della coppia motrice Cm’
Si può avere facilmente che la potenza erogata dal motore supera di oltre il 50% quella nominale con anomali riscaldamenti e possibilità di danni nel funzionamento prolungato. Per questi motivi è vivamente consigliato il mantenimento della coppia erogata al valore nominale.
Se Cm< Cnom allora in queste condizioni il n° di giri aumenta e lo scorrimento diminuisce rispetto ai valori nominali. Non vi sono controindicazioni se non economiche perché si è acquistato un motore di taglia maggiore di quella richiesta.
Curva caratteristica al variare di f e di V

Comportamento Cmotrice al variare della Cresistente
Caso P1: se si ha un aumento imprevisto di Cr, il motore rallenta ed il, punto sulla caratteristica si sposta verso l’alto con conseguente aumento della coppia motrice. Se al contrario si ha una accelerazione dovuta alla riduzione di Cr, il punto si sposta verso il basso con Cm che diminuisce: in entrambi i casi il motore reagisce ripristinando l’equilibrio. OB funzionamento stabile

Caso P2: se si ha un aumento imprevisto di Cr il motore rallenta ed il punto sulla caratteristica meccanica si sposta verso sinistra con conseguente diminuzione di Cm per cui il motore rallenta ulteriormente fino ad arrestarsi.
Se invece in P2 si ha una accelerazione per una diminuzione di Cr, il punto sulla caratteristica si sposta verso l’alto con conseguente aumento di Cm, per cui il motore accelera ulteriormente fino a raggiungere la condizione di stabilità nell’intorno di P1. AO funzionamento instabile

RENDIMENTO
Il rendimento del motore asincrono trifase lo possiamo calcolare con la solita formula:               =Pr/Pa    dove
Pr= potenza meccanica utilizzata dal rotore Pa: pot. elettrica assorbita sullo statore
La potenza sullo statore è di tipo elettrico e la si può misurare con dei wattmetri; essendo la potenza sul rotore di tipo meccanico la possiamo trasformare in potenza di tipo elettrico se ci calcoliamo le perdite.
Le perdite di potenza Pp  sono dovute:

• al riscaldamento degli avvolgimenti di statore e di rotore per effetto Joule;
• ai flussi magnetici dispersi nello statore e nel rotore;
• agli attriti meccanici e alle ventole di raffreddamento.

Potenza resa sul rotore: Pr = Pa - Pp 
Di conseguenza il rendimento diventa:   = (Pa - Pp)/ Pa 
Il rendimento è basso per i piccoli motori (intorno al 77%) mentre è elevato per i grandi motori e raggiunge il 94%
Motore asincrono monofase
Per le piccole potenze si costruiscono dei motori asincroni monofasi, cioè quelli che utilizzano la comune tensione presente nelle abitazioni civili tra fase e neutro a 220 V e 50 Hz. 

motore asincrono monofase

Vi sono due avvolgimenti; un primo avvolgimento principale è quello che funziona a regime e non è in grado di generare un campo magnetico rotante tale da far partire il motore; di conseguenza occorre un secondo avvolgimento detto di avviamento che ha lo scopo di far partire il motore sotto carico. L'avvolgimento di avviamento ha in serie un condensatore, il quale ha la funzione di sfasare di 90° la corrente dell'avvolgimento di avviamento, rispetto a quella dell'avvolgimento principale. In tal modo si genera un campo magnetico rotante in grado di far partire il motore. Una volta partito l'avvolgimento di avviamento può essere staccato mediante un interruttore che si stacca non appena sia raggiunta la velocità di regime, a causa della forza centrifuga.
CRITERI DI DIMENSIONAMENTO PER INSTALLAZIONI MOTORI ASINCRONI
Nella installazione di motori in dispositivi di sollevamento e movimentazione (montacarichi, nastri trasportatori, coclee ed argani) si sceglierà quel motore in base alla coppia (Cnom>Cresist). La velocità di sollevamento o movimentazione sarà quella corrispondente al numero di giri nominale del motore
Esercizio: un riduttore deve azionare il tamburo di un argano di sollevamento. La coppia di tamburo a regime è  CT= 50 [Kgf*m] e nT= 75 [giri/1’]. Considerando il rendimento del riduttore =0,90 scegliere il tipo di motore.
Svolgimento: scegliendo un motore a 4 poli (p=2)
ns= 60*f/p = 60*50/2 =1.500 [giri/1’]
Considerando in prima approssimazione nr= 1.400 [giri/1’] il rapporto di trasmissione i=1400/75= 18,67 e la coppia motrice Cm= Ct/(i*)= 50/(18,67*0,9)= 2,98 [Kgf*m]
Il motore scelto è MV132 Sg 4 con Cnom= 3,58 [Kgf*m]

Installazione per pompe centrifughe e ventilatori
Per essi si sceglierà il motore in base alla potenza; le portate e le prevalenze saranno quelle relative ai diagrammi delle pompe e dei ventilatori al numero di giri nominale del motore.
Esercizio: una pompa centrifuga richiede la potenza di 2,7 [KW] a 1.400 giri per sollevare 80 [m3/h] di H2O a 7,5 [m]
Svolgimento: i l motore a 4 poli scelto è MV100L4 con dati nominali pari a 3[KW]-1420 [giri/1’]