0048. Motori sincroni e asincroni quali i migliori?

 Quale motore tra sincrono e asincrono monta le spazzole e perché? Quale è il migliore per prestazioni e quale più economico? (Giacomo)

Sia il motore sincrono che il motore asincrono (Galileo Ferraris 1887) funzionano a corrente alternata e sono costituiti da una parte fissa con una cavità cilindrica chiamata statore e da una parte mobile coassiale alla precedente chiamata rotore disposta all'interno della cavità su menzionata. Nello statore di tutti e due i tipi di motore sono alloggiati fili elettrici secondo avvolgimenti statorici trifase. La disposizione di questi avvolgimenti è fatta in modo da sfruttare la corrente alternata per creare un campo magnetico rotante. Nel motore sincrono il rotore è costituito di solito da un magnete permanente mentre in quello asincrono sono presenti gli avvolgimenti rotorici che sono chiusi su se stessi (in cortocircuito) tranne il caso in cui come vedremo più avanti vengano utilizzate le spazzole. Quasi tutti i motori asincroni utilizzano il rotore a gabbia di scoiattolo (detto anche più semplicemente a gabbia) se al posto di avvolgimenti elettrici si hanno barre metalliche (cambia un pò dal punto di vista costruttivo ma il principio di funzionamento è il medesimo nei motori asincroni a rotore avvolto o a gabbia). Sia nel motore sincrono che asincrono, le correnti statoriche generano un campo magnetico rotante che interagendo con il campo magnetico del rotore (nel caso del motore asincrono tale campo è generato per induzione dal campo statorico che si concatena con le spire dell'avvolgimento rotorico) generano delle forze (più precisamente delle coppie) che pongono in rotazione il rotore. I motori sincroni sono caratterizzati da una velocità di rotazione costante indipendente dal carico (o coppia resistente) ma legata alla frequenza della rete di alimentazione. Al contrario i motori asincroni sono caratterizzati da una velocità di rotazione dipendente, di poco, dal carico applicato sull'asse di rotazione. Questo spiega il nome dato a questi motori. Infatti la velocità di rotazione del rotore è inferiore a quella del campo rotante e quindi tale rotazione non è in sincronismo.Tipicamente le potenze sviluppabili con questi motori sono:motori sincroni: fino a 10 kW , motori asincroni: fino a 1000 kW.

Tutti i motori a corrente alternata funzionano generalmente senza spazzole, cioè non hanno bisogno di contatti striscianti per funzionare. Ciò è essenzialmente dovuto al fatto che una corrente alternata genera un campo magnetico rotante. Tuttavia nel caso di motore asincrono a rotore avvolto (è escluso quindi il motore asincrono a gabbia) può essere prevista la presenza di spazzole il cui scopo è quello di aggiungere delle resistenze esterne all'avvolgimento rotorico. Ciò viene fatto per aumentare la coppia motrice allo spunto, cioè alla partenza del motore. In questo caso naturalmente le spazzole vengono allontanate dall'albero rotante subito dopo la messa a regime del motore. Ciò consente una riduzione degli attriti e migliora l'efficienza del motore asincrono. L'utilizzo delle spazzole è anche necessario nel caso in cui si vogliano avere regolazioni di velocità senza l'utilizzo di riduttori meccanici. Nel caso di motori sincroni con rotore avvolto (cioè non a magneti permanenti) si possono avere due casi: a) motore sincrono con spazzole, necessarie a portare la corrente continua eccitatrice dall'esterno agli avvolgimenti rotorici; b) motore sincrono brushless che tramite una eccitatrice esterna e raddrizzatori è in grado di indurre corrente continua negli avvolgimenti rotorici del motore sincrono. Contrariamente ai motori in corrente alternata le spazzole sono invece necessarie (e non un optional come appena detto sopra) sui motori a collettore, cioè nei motori a corrente continua.

Elenchiamo ora alcuni pro e contro dei due tipi di motore.

Motore asincrono:

Pro: basso costo, nessun problema alle alte temperature

Contro: calore generato anche sul rotore (ricordiamo che vengono generate per induzione correnti sugli avvolgimenti o sulla gabbia rotorica), elevata inerzia del rotore (maggiore difficoltà in accelerazione)

Motore sincrono:

Pro: elevato rapporto potenza/peso, affidabilità,bassa inerzia del rotore (consente elevate accelerazioni),calore solo sullo statore (in quanto il rotore è tipicamente a magnete permanente)

Contro: costo relativamente elevato, alle alte temperature-nel caso del motore a magnete permanente- il magnete può smagnetizzarsi

I motori sincroni e asincroni trifase sono soltanto una parte dei motori elettrici. Un elenco dei principali tipi è qui riportato:

Antonio Paolozzi - Ingegnere