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MOTORI ASINCRONI - ALIMENTAZIONE

ALIMENTAZIONE
Abbiamo già visto come all’esterno dello statore è presente una morsettiera nella quale sono accessibili sei morsetti che corrispondono all’inizio e alla fine degli avvolgimenti delle tre fasi. Utilizzando opportunamente delle piastrine metalliche in dotazione è possibile ottenere sia il collegamento a stella che quello a triangolo.

coillegamento a stella
collegamento a stella

coillegamento a triangolo
collegamento a triangolo

Con il collegamento a stella l'alimentazione delle tre fasi avviene alla tensione fase-neutro ovvero normalmente a 230 volt. Con il collegamento a triangolo l'alimentazione delle tre fasi avviene alla tensione fase-fase ovvero normalmente a 400 volt.

collegamento stella e triangolo
collegamento a stella e collegamento a triangolo


COPPIA E SCORRIMENTO
Il motore asincrono trifase è autoavviante; esso non necessita quindi di motore di lancio per avviare il rotore. Perchè ciò accada è ovviamente necessario che la coppia resistente [Cr] non sia superiore alla coppia di spunto [Cs] caratteristica della macchina.

Si definisce scorrimento la differenza relativa fra la velocità ns del campo statorico rotante e la velocità nr del rotore

s = (ns - nr) / ns

caratteristica coppia - scorrimento

Pertanto se il rotore è fermo (n = 0), lo scorrimento risulta pari a 1. Se il rotore ruotasse alla stessa velocità del campo statorico (abbiamo spiegato che non può accadere) lo scorrimento risulterebbe pari a zero.
In figura vediamo la variazione della coppia motrice [C] del motore tra rotore fermo (s = 1) e rotore alla velocità del campo statorico (s = 0).

avvio progressione avvio coppia massima stabilizzato
[1] Alimentando il motore, la coppia di spunto Cs è superiore a quella resistente Cr - il motore si avvia
[2] Il rotore accelera - la coppia motrice è sempre superiore a quella resistente
[3] Si arriva nella situazione di coppia motrice massima - il rotore continua ad accelerare
[4] Si raggiunge l'equilibrio tra coppia motrice e coppia resistente - la velocità del rotore si stabilizza

Se la coppia resistente dovesse aumentare (la linea tratteggiata rossa si sposta verso l'alto), il punto di equilibrio (immagine 4) spostandosi verso l'alto e seguendo la curva, si sposta anche leggermente verso sinistra. Questo significa che il motore rallenta leggermente, ma riesce a trovare un nuovo punto di equilibrio.

Teoricamente, una volta avviato, il motore si stabilizza automaticamente fino a quando la coppia resistente rimane inferiore alla coppia motrice massima.


AVVIAMENTO
Quando un motore asincrono si avvia, sorgono due aspetti negativi:
- la coppia di spunto Cs è bassa
- la corrente di spunto è mediamente 5 o 6 volte superiore a quella nominale

Le protezioni della linea di alimentazione e del motore stesso, ad esempio, devono essere predisposte per non scambiare questa fase transitoria, caratterizzata da corrente elevata, come un guasto, intervenendo senza motivo.

corrente di spunto
corrente assorbita all'avvio (spunto) e a velocità di regime raggiunta

Normalmente per motori di piccola potenza l'alimentazione è diretta, nel senso che la linea di alimentazione viene collegata direttamente alla morsettiera o in modalità a stella o in modalità a triangolo.

Si tenga presente che la coppia risulta proporzionale al quadrato della tensione di alimentazione, pertanto l'abbassamento della tensione in fase di avvio peggiora l'altro aspetto negativo, cioè la coppia di spunto bassa.

Esistono metodi di avviamento che non utilizzano il collegamento diretto. Possiamo ad esempio elencare:
- commutazione stella-triangolo
- rotore a doppia gabbia
- rotore a gabbia profonda
- utilizzo di un autotrasformatore
- inserzione di impedenze
- utilizzo di avviatori elettronici (soft starter)


COMMUTAZIONE STELLA-TRIANGOLO
Il motore, destinato a funzionare con collegamento a triangolo, viene però avviato con quello a stella, in modo da avere una tensione iniziale più bassa

formula

Di conseguenza riusciamo ad avere una corrente di spunto più bassa, ma dobbiamo considerare anche la riduzione della coppia di spunto.

Quando il motore raggiunge un sufficiente numero di giri, automaticamente si passa al collegamento a triangolo, con una commutazione che costituisce comunque la fase più delicata di tutto il processo.


AVVIAMENTO CON AUTOTRASFORMATORE
Nelle fasi iniziali, come facilmente intuibile, il motore viene alimentato a tensione più bassa mediante autotrasformatore. Gradualmente questa tensione viene aumentata fino a raggiungere la connessione diretta a velocità di regime.


sicurezza elettrica ing. Vito Barone


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