2.1.3.1 Motore trifase a corrente alternata.

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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