La caratteristica meccanica rappresenta l'andamento della coppia motrice C in

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Emanuele Di Marco
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MOTORI CORRENTE ALTERNATA: CARATTERISTICA MECCANICA La caratteristica meccanica rappresenta l'andamento della coppia motrice C in funzione della velocità di rotazione del rotore n r Alla partenza la

1 MOTORI CORRENTE ALTERNATA: CARATTERISTICA MECCANICA La caratteristica meccanica rappresenta l'andamento della coppia motrice C in funzione della velocità di rotazione del rotore n r Alla partenza la C a > C r per cui il motore parte ed accellera. In B si ha l equilibrio dinamico C=C r e la velocità raggiunta verrà mantenuta. B: punto di funzionamento nominale (C nom ) 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* *n r

accellera. In B si ha l equilibrio dinamico C=C r e la velocità raggiunta verrà mantenuta.

Se C m < C nom allora, a causa della elevata pendenza della curva caratteristica ad una piccola diminuzione di n r (n r n r ) corrispondono grandi incrementi della coppia motrice Cm Si può avere

2 Se C m < C nom allora, a causa della elevata pendenza della curva caratteristica ad una piccola diminuzione di n r (n r n r ) 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 C m < C nom 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

Per questi motivi è vivamente consigliato il mantenimento della coppia erogata al valore nominale.

3 Comportamento C motrice al variare della C resistente Caso P 1 : se si ha un aumento imprevisto di C r, 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 C r, il punto si sposta verso il basso con C m che diminuisce: in entrambi i casi il motore reagisce ripristinando l equilibrio. OB funzionamento stabile Caso P 2 : se si ha un aumento imprevisto di C r il motore rallenta ed il punto sulla caratteristica meccanica si sposta verso sinistra con conseguente diminuzione di C m per cui il motore rallenta ulteriormente fino ad arrestarsi. Se invece in P 2 si ha una accelerazione per una diminuzione di C r, il punto sulla caratteristica si sposta verso l alto con conseguente aumento di C m, per cui il motore accelera ulteriormente fino a raggiungere la condizione di stabilità nell intorno di P 1. AO funzionamento instabile

Se al contrario si ha una accelerazione dovuta alla riduzione di C r, il punto si sposta verso il basso con C m che diminuisce: in entrambi i casi il motore reagisce ripristinando l equilibrio.

4 RENDIMENTO Il rendimento del motore asincrono trifase lo possiamo calcolare con la solita formula: =P r /P a dove P r = potenza meccanica utilizzata dal rotore P a : 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 P p 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: P r = P a - P p Di conseguenza il rendimento diventa: = (P a - P p )/ P a 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

potenza di tipo elettrico se ci calcoliamo le perdite.

5 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 (C nom >C resist ). 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 C T = 50 [Kgf*m] e n T = 75 [giri/1 ]. Considerando il rendimento del riduttore =0,90 scegliere il tipo di motore. Svolgimento: scegliendo un motore a 4 poli (p=2) n s = 60*f/p = 60*50/2 =1.500 [giri/1 ] Considerando in prima approssimazione nr= [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]

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.

6 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 giri per sollevare 80 [m 3 /h] di H 2 O a 7,5 [m] Svolgimento: i l motore a 4 poli scelto è MV100L4 con dati nominali pari a 3[KW]-1420 [giri/1 ]

nominale del motore. Esercizio: una pompa centrifuga richiede la potenza di 2,7 [KW] a 1.

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