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 (nr 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

RENDIMENTOIl 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’]