Confronto tra motori a gabbia da scoiattolo e motori a rotore a ferita per l'industria

Nel vasto panorama dell'automazione industriale e dei sistemi di alimentazione, i motori a induzione fungono da spina dorsale della potenza meccanica. Tra i vari tipi, i motori a induzione a gabbia di scoiattolo e a rotore avvolto (anelli collettori) si distinguono per le loro strutture e caratteristiche di prestazione distinte. Questo articolo fornisce un'analisi approfondita di questi due tipi di motore per guidare la selezione ottimale per diverse applicazioni.

Il motore a gabbia di scoiattolo presenta un rotore che assomiglia al suo omonimo: un nucleo di ferro laminato cilindrico con barre di alluminio o rame distribuite uniformemente. Queste barre sono permanentemente cortocircuitate da anelli terminali, formando un circuito chiuso senza spazzole, anelli collettori o collegamenti esterni.

Le caratteristiche principali del design includono:

• Barre inclinate: Prevenire il bloccaggio magnetico tra i denti dello statore e del rotore
• Riduzione del rumore: Minimizza il ronzio magnetico e le armoniche degli slot
• Coppia di spunto migliorata: Garantisce un'erogazione di coppia fluida durante l'avvio

I motori a rotore avvolto impiegano un avvolgimento trifase simile allo statore. L'avvolgimento del rotore si collega in una configurazione a stella, con tre terminali che escono attraverso gli anelli collettori. Le spazzole di carbone mantengono un contatto costante con questi anelli, consentendo il collegamento di una resistenza esterna al circuito del rotore.

• Coppia di spunto: Gabbia di scoiattolo (1,5-2x pieno carico) vs. rotore avvolto (2-2,5x)
• Corrente di spunto: Gabbia di scoiattolo (5-7x pieno carico) vs. rotore avvolto (2,5-3,5x)

• Gabbia di scoiattolo: Opzioni limitate che richiedono dispositivi esterni come i VFD
• Rotore avvolto: Controllo della velocità fluido (50-100% della velocità sincrona) tramite resistenza esterna

• Gabbia di scoiattolo: Efficienza del 90-95% grazie alle minime perdite del rotore
• Rotore avvolto: Efficienza dell'85-90% influenzata dall'attrito delle spazzole e dalle perdite di rame

• Gabbia di scoiattolo: 0,8-0,9 a pieno carico
• Rotore avvolto: 0,6-0,8 a causa della reattanza aggiuntiva

• Gabbia di scoiattolo: Barre di alluminio/rame con nucleo di ferro laminato
• Rotore avvolto: Avvolgimenti di rame isolati con gruppo anelli collettori

Il traferro statore-rotore influisce sulla corrente di eccitazione, sul fattore di potenza, sulla capacità di sovraccarico e sul raffreddamento. Traferri più grandi migliorano il raffreddamento ma aumentano i requisiti di corrente di eccitazione.

• Diretto in linea (DOL) per motori piccoli
• Avviamento a stella-triangolo per motori medi
• Avviamento con autotrasformatore per motori grandi

L'avviamento con resistenza del rotore fornisce un'elevata coppia di spunto con corrente limitata, riducendo gradualmente la resistenza man mano che il motore accelera.

• Ventole e soffianti
• Pompe centrifughe
• Compressori
• Sistemi di trasporto

• Gru e paranchi
• Ascensori
• Mulini a sfere
• Grandi pompe/ventole che richiedono avviamenti graduali

• Gabbia di scoiattolo: Minima (lubrificazione dei cuscinetti, controlli delle vibrazioni)
• Rotore avvolto: Frequente (sostituzione delle spazzole, manutenzione degli anelli collettori)

I motori a gabbia di scoiattolo eccellono nelle applicazioni a velocità costante in cui la semplicità e l'affidabilità sono fondamentali. I motori a rotore avvolto rimangono essenziali per le applicazioni che richiedono un'elevata coppia di spunto, un controllo preciso della velocità o capacità di avviamento graduale, nonostante i costi iniziali e i requisiti di manutenzione più elevati.