Progressi del settore nell'efficienza del controllo dei motori trifase

Nella sinfonia della produzione industriale, dove le macchine si muovono con precisione ed efficienza, un componente gioca un ruolo fondamentale: il motore a induzione trifase. Questa meraviglia tecnologica converte silenziosamente l'energia elettrica in potenza meccanica, azionando innumerevoli applicazioni che costituiscono le fondamenta della civiltà moderna.

I motori a induzione trifase, come suggerisce il nome, funzionano utilizzando un'alimentazione CA trifase a 380 V con fasi separate da 120 gradi. Il loro funzionamento si basa su un fenomeno asincrono cruciale: i campi magnetici rotanti del rotore e dello statore si muovono nella stessa direzione ma a velocità leggermente diverse, creando la coppia che alimenta il motore.

Rispetto ai motori monofase, i modelli trifase offrono prestazioni superiori, maggiore stabilità, maggiore efficienza e maggiore affidabilità. Dimostrano anche un uso più economico dei materiali. Questi motori sono disponibili in due configurazioni principali, ciascuna con vantaggi distinti:

• Motori a Gabbia di Scoiattolo: Caratterizzati da una costruzione semplice, un funzionamento affidabile, leggerezza ed economicità, questi rappresentano il tipo industriale più utilizzato. Sebbene eccellenti per applicazioni a velocità costante, offrono capacità di controllo della velocità limitate.
• Motori a Rotore Avvolto: Caratterizzati da avvolgimenti trifase sia sul rotore che sullo statore, questi si collegano a reostati esterni tramite anelli collettori e spazzole. Questa configurazione consente migliori prestazioni di avviamento e regolazione della velocità.

Quando l'alimentazione CA trifase simmetrica alimenta gli avvolgimenti dello statore, crea un campo magnetico rotante che si muove a velocità sincrona (n1) attraverso l'intercapedine tra statore e rotore. Questo campo dinamico induce la forza elettromotrice nei conduttori del rotore inizialmente stazionari attraverso l'induzione elettromagnetica.

I conduttori in cortocircuito del rotore generano correnti che interagiscono con il campo magnetico dello statore, producendo forze elettromagnetiche. Queste forze creano coppia sull'albero motore, causando la rotazione. Questo elegante processo di conversione dell'energia trasforma l'energia elettrica prima in energia magnetica, poi di nuovo in energia elettrica nel rotore e infine in movimento meccanico.

I motori trifase offrono due opzioni di cablaggio fondamentali, ciascuna con caratteristiche elettriche distinte:

• Collegamento a Delta (Δ): Forma una configurazione triangolare collegando le estremità degli avvolgimenti in sequenza. Questa disposizione fornisce una maggiore potenza in uscita ma richiede una maggiore corrente di spunto.
• Collegamento a Stella (Y): Unisce tutte e tre le estremità degli avvolgimenti in un punto neutro comune. Questa configurazione riduce la corrente di spunto ma eroga una potenza inferiore rispetto al collegamento a delta alla stessa tensione.

Le scatole di collegamento del motore facilitano tipicamente la facile commutazione tra queste configurazioni. Considerazioni importanti includono:

• I motori standard sono progettati per il funzionamento a 380 V fisso e non dovrebbero avere il loro metodo di collegamento alterato in circostanze normali.
• Le modifiche al collegamento sono appropriate solo quando ci si adatta a diversi sistemi di tensione (ad esempio, passando da stella a delta per il funzionamento a 220 V).
• I motori di grandi dimensioni utilizzano spesso il collegamento a delta con l'avviamento stella-delta per ridurre la corrente di spunto durante l'avvio.

L'inversione della rotazione del motore prevede lo scambio di due fasi di alimentazione: un processo chiamato inversione della sequenza delle fasi. Le misure di sicurezza sono fondamentali per questa operazione:

• I contattori devono essere cablati per mantenere collegamenti terminali coerenti consentendo lo scambio di fase.
• Gli interblocchi meccanici ed elettrici impediscono l'attivazione simultanea dei contattori avanti e indietro, evitando potenziali cortocircuiti fase-fase pericolosi.
• I sistemi a doppio interblocco che combinano interblocchi a pulsante (meccanici) e interblocchi a contattore (elettrici) offrono la massima sicurezza.

Questi meccanismi di controllo garantiscono un funzionamento affidabile proteggendo al contempo sia le apparecchiature che il personale dai pericoli elettrici.