IL
MOTORE ELETTRICO ASINCRONO TRIFASE
Principalmente
è costituito da due parti : uno statore che è parte fissa con l’involucro
e il rotore che
è la parte che trasmette l’energia meccanica attraverso l’asse su cui è
costruito. Lo
statore contiene diverse scanalature ognuna delle quali contiene una serpentina
di rame. Più potente è il motore più grande è lo statore e più larghe sono le
scanalature. Il
primo passo consiste nel riempire le scanalature con materiale isolante che
manterrà il voltaggio lungo le serpentine.
Tanti
fili di rame uniti tra loro da macchine programmate, più grande è il motore più
fili costituiscono le serpentine. In
questo motore ogni serpentina consiste in 13 fasci di fili di rame
Successivamente
vengono legate le serpentine, queste serve ad impedire che i fili si sciolgono
durante l’inserimento delle serpentine nelle scanalature dello statore. Ogni
serpentina una volta inserita nella scanalatura viene coperta da un foglio di
lana di vetro, poi si isola la parte delle serpentine che resta fuori dalle
scanalature con fogli di lana di vetro. Successivamente vengono inseriti fermi
di lana di vetro per fissare le serpentine all’interno delle scanalature.
Quando
tutte le serpentine sono state applicate ed isolate, si prepara per la
connessione, ogni estremità di serpentina vien isolata con una guaina, 13
serpentine 26 estremità. Poi
si raggruppano questi cavi isolati in larghi cavi. I numeri di fili per cavo
varia a seconda della velocità e della potenza del motore. I
fili dopo essere stati raggruppati sono saldati, alcuni vengono inseriti nello
statore ed altri liberi a portata di mano in modo da poter essere collegati ad
una fonte di energia una volta che il motore è stato installato. Usando
una corda di poliestere resistente al calore e ai reagenti chimici si procede a
legare saldamente le serpentine per assicurare che non si potranno muovere
quando il rotore girerà. Questa
unità di serpentine è denominata avvolgimento dello statore.
Successivamente
si sommerge lo statore in una vasca contenete vernice a base di poliestere che
viene fatta così penetrare al suo interno. Questo
processo rende l’avvolgimento dello statore resistente all’umidità dopo di che
viene posto in un forno a 135° C per 6 ore. La
vernice si indurisce e rende isolante lo statore.
Poi
si passa al bilanciamento del rotore che se è fuori fase il motore vibra
diminuendo le sue prestazioni. Lo si
bilancia così come il meccanico bilancia i pneumatici ma con una precisione 100
volte maggiore. A
questo punto il rotore viene montato nello statore, il rotore girerà su
sostegno di acciaio ovvero i cuscinetti che vengono dapprima riscaldati per
posizionarli senza sforzo e poi soffiati per contrarli alla giusta dimensione.
La stessa operazione vale per la chiusura posteriore e la chiusura anteriore
del motore. Poi
viene installata la ventola sulla copertura posteriore il cui compito è quello
di raffreddare il motore e non farlo surriscaldare durante il funzionamento. La
ventola viene bloccata con un sistema di sicurezza (in genere un anello
elastico per esterni) e alla fine viene installata anche una copertura per
suddetta ventola. Il
motore ultimato viene sottoposto a vari test per essere accettato dai vari
registri da cui sarà classificato.
CONVENZIONE SUL VERSO DELLE
CORRENTI
Nello
schema, P1
rappresenta l'inizio della fase 1 e F1 la sua fine. Seguiamo il
conduttore rosso: entriamo in P1 avvolgiamo N
spire - 3 nell'esempio - attorno al polo, usciamo seguendo sempre il conduttore
rosso fino
al polo opposto al primo, attorno al quale avvolgiamo nello stesso verso
ancora N
spire e poi usciamo da F1. Ogni fase impegna quindi
due poli diametralmente opposti. Stesso procedimento seguiamo per le
altre due fasi in colore verde e azzurro. Supponiamo di alimentare, per
ora, solamente la fase 1 con la corrente I1 e
consideriamo un istante in cui essa assuma il suo valore massimo
istantaneo positivo. Definiamo 'positiva' la corrente se è rappresentata da un
vettore giacente nel primo o secondo quadrante, che presenta quindi parte
immaginaria positiva.
Osserviamo
che il polo in alto diviene un polo Sud magnetico, quello inferiore un polo Nord. Le
frecce indicano il verso della corrente negli avvolgimenti in
coerenza con la cosiddetta regola di Maxwell (o della vite destrorsa),
rappresentata nella figura a lato.
Convenzionalmente
consideriamo positiva una corrente che entri dal principio di un
avvolgimento e esca dalla fine. La corrente I1 ,
nell'istante rappresentato, è allora positiva. Quando I1
assume il valore massimo in senso opposto sarà considerata negativa. In tal
caso la vedremo entrare dalla fine ed uscire dal principio dell'avvolgimento.
Le polarità magnetiche ovviamente si invertono nel tempo con una frequenza pari
a quella delle correnti che generano il campo magnetico. Notiamo che
fintantoché il vettore I1 si mantiene nel I e II
quadrante il verso della corrente e le polarità magnetiche della
fase non cambiano, varierà però l'intensità del campo magnetico B1
prodotto dalla corrente I1 e rappresentato da un vettore diretto
secondo l'asse polare della fase 1.
Analoghi discorsi si possono fare
per le altre due fasi percorse dalle correnti I2 e I3.
La distanza tra un polo magnetico e quello immediatamente successivo di
una stessa fase misurata sulla circonferenza interna dello statore è detta
passo polare τ (tau). Se r è il
raggio interno dello statore, nel caso rappresentato τ = r π. A
volte ci si riferisce ad esso come angolo al centro tra i due poli consecutivi
(qui π
radianti ) che equivale a porre r = 1.
Uno squilibrio delle correnti
provoca la variazione continua del modulo di B: il moto del campo appare allora
irregolare e viene detto campo ellittico,
perchè la punta del vettore risultante B descrive un'ellisse. Lo si può
verificare modificando i valori delle intensità di corrente e usando l' opzione
'traccia'.
INVERSIONE DEL SENSO DI ROTAZIONE
Se 'invertiamo due fasi' , il che
significa ad esempio mandare nella fase 2 la corrente I3 e
nella fase 3 la
corrente I2 , si
inverte il senso di rotazione del campo. Nell'esempio si simula proprio
l'inversione di I2 e I3. Per ottenere l'inversione del campo
qualsiasi coppia di fasi può essere invertita.
COPPIE POLARI DEL CAMPO MAGNETICO
Abbiamo
già rilevato che la velocità del campo rotante è determinata dalla
frequenza delle correnti statoriche ed è ad essa direttamente proporzionale,
nel senso che, ad esempio raddoppiando la frequenza, raddoppierà la velocità di
rotazione. Ma vi è un altro fattore che influisce sulla velocità: si tratta del
numero di coppie polari che caratterizzano il campo magnetico rotante. Ora
supponiamo che il sistema sia realizzato come nella rappresentazione qui a
sinistra. Ogni fase comprende quattro poli. Essi devono essere
avvolti in modo tale che le correnti creino poli magnetici che si
alternano secondo la sequenza Nord-Sud-Nord-Sud.
GENERAZIONE DEL CAMPO
MAGNETICO ROTANTE
Nel
caso della fase 1, dal polo in alto vicino al principio P1, si
passa a quello che si trova a 90° in senso orario, poi ai successivi a
180° e 270°. Facendo attenzione al verso con cui si avvolgono le spire attorno
ai poli, si ottiene che la corrente I1 della fase 1
crea quattro poli magnetici alternati N-S-N-S disposti come nell'immagine.
Analogamente per la fase 2 e la fase 3.
L'effetto
complessivo delle tre correnti è allora quello di suddividere, dal punto di
vista magnetico, lo statore in quattro zone, ciascuna delle quali
rappresenta alternativamente un polo Nord e un polo Sud. Esistono quindi due coppie di
poli Nord-Sud e il
campo si dice a 4 poli o tetrapolare. Anche in questo caso possiamo
pensare al campo rotante come ad un insieme di 4 poli magnetici
rotanti che si creano nello statore. Le linee del campo risultante escono
dai poli Nord di
statore ed entrano nei poli Sud. Come fatto notevole si osservi che
questo campo possiede una velocità dimezzata rispetto al caso precedente. Se la
frequenza delle correnti è di 50 Hz il campo compie 25 giri al secondo, 1500
giri al minuto.
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