Modulo di contatto Sedi mondiali

Motori trifase, motori asincroni

Il nostro sistema modulare per motori AC offre milioni di possibili combinazioni di azionamenti. E questo significa in tutto il mondo: i motori AC soddisfano tutte le classi di efficienza energetica fino a IE4 e coprono un intervallo di potenza da 0,09 kW a 225 kW. Il design modulare con un'ampia gamma di freni, encoder, connettori a spina, ventole di raffreddamento forzato, rivestimenti speciali e protezione della superficie consente di scegliere il motore perfetto.

Cos'è un motore trifase?

Motori AC
Motori AC

Il gruppo di motori trifase include macchine elettriche il cui funzionamento è basato su un campo magnetico rotante posto nel traferro compreso tra lo statore e il rotore. La macchina più importante e comunemente utilizzata di questo gruppo è il motore trifase asincrono a induzione, nella configurazione a gabbia di scoiattolo, caratterizzato da:

  • design semplice e robusto
  • affidabilità operativa elevata
  • funzionamento a bassa manutenzione
  • basso prezzo

Nella tecnologia dell' azionamento elettrico in genere vengono utilizzati i seguenti motori elettrici:

  • motori trifase asincroni (rotori a gabbia di scoiattolo, rotori ad anelli, motori di coppia)
  • motori asincroni monofase a corrente alternata
  • servomotori asincroni o sincroni
  • motori a corrente continua

Poiché i motori dotati di convertitori di frequenza garantiscono un controllo della velocità migliore e più semplice e richiedono una manutenzione meno frequente, i motori ad anelli a corrente continua o alternata sono sempre meno usati. Altri tipi di motori trifase asincroni hanno un'importanza marginale nella tecnica di azionamento e, pertanto, non saranno descritti in dettaglio in questa sede.

Se si combina un motore elettrico, per es. un motore trifase, con un riduttore, si ottiene un cosiddetto motoriduttore. Indipendentemente dal principio elettrico, il modo in cui il motore è montato su un riduttore è di particolare importanza in termini di costruzione meccanica del motore stesso. Per questo scopo, SEW-EURODRIVE utilizza motori adattati ad hoc.

Come funziona un motore AC?

Struttura

Rotore

Nelle fessure del nucleo laminato del rotore è presente un avvolgimento iniettato o inserito (solitamente in alluminio e / o rame). Classicamente, un giro di avvolgimento corrisponde a una barra. Questo avvolgimento è cortocircuitato su entrambe le estremità da anelli dello stesso materiale. Le sbarre con gli anelli di cortocircuito ricordano una gabbia. Da qui deriva il secondo nome comune per i motori AC: "motore a gabbia di scoiattolo".

Statore

La bobina, circondata da resina sintetica, è inserita nella scanalatura chiusa per metà del pacco laminato dello statore. Il numero e l'ampiezza delle spire varia, così da ottenere numeri di poli diversi (velocità). Insieme all'alloggiamento del motore, il pacco laminato forma lo statore.

Scudi

Gli scudi sono realizzati in acciaio, ghisa grigia o acciaio saldato all'interno del motore, rispettivamente sul lato A e B. L'esecuzione costruttiva nel passaggio allo statore determina il tipo di protezione del motore.

Albero del rotore

Il pacco laminato sul lato rotore è applicato a un albero d'acciaio. Le due estremità dell'albero attraversano gli scudi, rispettivamente sul lato A e B. Sul lato A è applicata l'estremità dell'albero di uscita (che nel motoriduttore è configurato come l'estremità del pignone), mentre sul lato B sono montati la ventola con le pale per l'autoventilazione e/o i sistemi complementari, per es. i fremi meccanici e l'encoder, ecc.

Alloggiamento motore

Per potenze medio-basse, l'alloggiamento del motore può essere realizzato in ghisa o alluminio. In caso di potenze superiori tutti gli alloggiamenti vengono costruiti in ghisa grigia. All'alloggiamento è applicata una scatola morsettiera, in cui le estremità dello statore sono collegate a una morsettiera per il collegamento elettrico da parte dell'utente. Le alette di raffreddamento estendono la superficie dell'alloggiamento, facendo aumentare la dispersione di calore nell'ambiente.

Ventola, copriventola

Una ventola sull'estremità dell'albero lato B è coperta da una calotta. Questa cappa guida il flusso d'aria prodotto durante la rotazione del ventilatore attraverso le alette dell'alloggiamento. Di regola, le ventole sono indipendenti dal senso di rotazione del rotore. Un tettuccio opzionale impedisce la caduta di parti (piccole) attraverso la griglia di protezione della ventola quando la posizione di montaggio è verticale.

Cuscinetti

I cuscinetti presenti negli scudi, rispettivamente sul lato A e B, collegano meccanicamente le parti rotanti a quelle fisse. In genere vengono utilizzati cuscinetti a sfere, più di rado cuscinetti a rulli cilindrici. Le dimensioni dei cuscinetti dipendono dalle forze e dalle velocità che i singoli cuscinetti devono assorbire. Sistemi di tenuta di vario tipo garantiscono che nel cuscinetto siano mantenute le proprietà lubrificanti necessarie, impedendo la fuoriuscita di oli e/o grassi.

Come funziona sul sistema di alimentazione

Il sistema di avvolgimento simmetrico in tre fasi dello statore è collegato a una rete di corrente trifase con tensione e frequenza idonee. In ciascuno dei tre avvolgimenti di fase scorrono correnti sinusoidali della stessa ampiezza, tra le quali c'è uno scarto temporale di 120°. Poiché tra gli avvolgimenti di fase c'è anche uno scarto spaziale di 120°, lo statore crea un campo magnetico che ruota con la frequenza della tensione applicata.

Questo campo magnetico rotante, definito in breve campo rotante, crea una tensione elettrica negli avvolgimenti o nelle barre del rotore. Poiché la bobina è cortocircuitata dall'anello, si ha un flusso di correnti di corto circuito. Oltre al campo rotante, queste correnti creano delle forze e producono una coppia al di sopra del raggio del rotore, che accelera la velocità del rotore nella direzione del campo rotante. All'aumento della velocità del rotore corrisponde la diminuzione della frequenza della tensione generata nel rotore, poiché questo riduce la differenza tra la velocità del campo rotante e la velocità del rotore.

Le tensioni indotte, che dunque risultano inferiori, provocano correnti meno intense nella gabbia del rotore e, di conseguenza, forze e coppie di minore intensità. Se il rotore raggiungesse la stessa velocità del campo di rotazione, la rotazione sarebbe sincrona e non verrebbe generata alcuna tensione; di conseguenza, il motore non potrebbe applicare alcuna coppia. Tuttavia, la coppia di carico e il momento di attrito nei cuscinetti provocano una differenza tra la velocità del rotore e del campo rotante e, pertanto, un equilibrio tra la coppia di accelerazione e la coppia di carico. Il funzionamento del motore è asincrono.

Questa differenza aumenta o diminuisce in funzione del carico del motore, ma non è mai pari a zero, poiché c'è sempre attrito nei cuscinetti, anche in caso di funzionamento a vuoto. Se la coppia di carico supera la coppia di accelerazione massima che può essere generata dal motore, il motore "cade" in uno stato operativo inammissibile che potrebbe causare dei danni termici.

Il movimento relativo tra la velocità del campo rotante e la velocità meccanica, necessario a garantire il funzionamento, viene definito scorrimento "s" ed è indicato dal valore percentuale della velocità del campo magnetico. Nei motori a potenza ridotta lo scorrimento può essere compreso tra il 10% e il 15%, mentre nei motori trifase di potenza superiore può variare tra il 2% e il 5% circa.

Prestazioni operative

Il motore trifase a gabbia di scoiattolo prende l'energia dalla rete di alimentazione elettrica e la trasforma in potenza meccanica, ovvero in velocità e coppia. Se il motore funzionasse senza perdite, la potenza meccanica di uscita Pout corrisponderebbe alla potenza elettrica assorbita in entrata Pin.

Tuttavia, anche nei motori trifase si hanno delle perdite, come avviene sempre quando si ha una conversione energetica: a causa dell'accumulo di calore in un conduttore di corrente si hanno perdite nel rame PCu e perdite a livello di barra PZ. Le perdite nel ferro PFe sono causate dal calore generato durante la rimagnetizzazione del pacco laminato con frequenza di rete. Le perdite da attrito PRb sono dovute all'attrito nei cuscinetti mentre le perdite d'aria sono riconducibili all'uso dell'aria di raffreddamento. L'efficienza della macchina è data dal rapporto tra la potenza di uscita e quella assorbita.

L'efficienza è sempre più importante

In seguito all'inasprimento delle norme, negli ultimi anni è stata prestata un'attenzione sempre maggiore all'impiego di motori ad alta efficienza energetica. A tale scopo, a livello normativo sono state definite delle classi di efficienza energetica, sulle quali i produttori basano i dati tecnici. Questo ha portato all'adozione dei provvedimenti seguenti nella costruzione dei motori elettrici, con l'intento di ridurre le elevate perdite nella macchina:

  • un maggior impiego di rame nella bobina del motore (PCu)
  • una miglior qualità del materiale della lastra (PFe)
  • l'ottimizzazione della geometria della ventola (PRb)
  • cuscinetti ottimizzati in termini energetici (PRb)

Rilevando i valori di coppia e corrente rispetto alla velocità, si ottiene la curva caratteristica velocità/coppia del motore trifase. Il motore segue questa curva tutte le volte che viene alimentato, fino a quando non raggiunge il punto di funzionamento stabile. Il numero di poli, la struttura costruttiva e il materiale dell'avvolgimento del rotore influenzano l'andamento delle curve caratteristiche. Conoscere queste curve è particolarmente importante in caso di azionamento con coppia resistente (per es. meccanismi di sollevamento).

Se la coppia resistente della macchina è superiore alla coppia di insellamento, la velocità del rotore di fatto viene "bloccata". Il motore non raggiunge il suo punto di funzionamento nominale, ovvero il punto di funzionamento stabile termicamente sicuro. Se la coppia resistente supera addirittura la coppia di avviamento, il motore si arresta. In caso di sovraccarico dell'azionamento (per es. di un nastro convogliatore) la velocità diminuisce con l'aumentare del carico. Se invece la coppia resistente supera la coppia di rovesciamento, la coppia "si ribalta" e la velocità scende al valore di insellamento o addirittura a zero. Tutti gli scenari prevedono correnti molto elevate nel rotore e nello statore che, pertanto, si riscaldano molto rapidamente. La mancanza di dispositivi di protezione adeguati potrebbe comportare guasti termici del motore che, in pratica, "brucia".

Le classi termiche

Il calore che si forma in un conduttore di corrente dipende dalla resistenza del conduttore e dall'intensità della corrente da cui è attraversato. L' elevato numero di avviamenti con coppia resistente provoca un notevole carico termico sul motore trifase. Il riscaldamento ammesso del motore dipende dalla temperatura del refrigerante che lo circonda (per es. l'aria) e dalla resistenza termica del materiale isolante dell'avvolgimento.

I motori sono assegnati a classi termiche (precedentemente chiamate "classi di isolamento") che regolano le sovratemperature massime consentite nei motori. Un motore deve essere in grado di sopportare un funzionamento prolungato a una temperatura elevata in base alla sua potenza nominale nella classe termica per la quale è stato progettato senza subire danni. Con una temperatura massima del liquido di raffreddamento di 40° C, ad esempio, la sovratemperatura massima consentita nella classe termica 130 (B): dT = 80 K.

  • La modalità di funzionamento più semplice prevede l'applicazione di una coppia di carico costante. Dopo un po' di tempo, il motore raggiunge il regime permanente in seguito all'applicazione di un carico costante nel punto nominale, che viene definito funzionamento continuo S1.
  • In caso di funzionamento temporaneo S2, il motore opera a carico costante per un determinato lasso di tempo (tB). In questo lasso di tempo il motore non raggiunge il regime termico permanente. Segue un periodo di inattività, che deve durare abbastanza a lungo per consentire al motore di ritornare alla temperatura del refrigerante.
  • In caso di funzionamento intermittente S3, il motore opera a carico costante per un determinato lasso di tempo (tB). In questo caso l'avviamento non deve influire sul riscaldamento del motore. A questo segue un determinato periodo di inattività (tSt). Nella norma IEC 60034-1 IEC 60034-1 viene specificata la proporzione del tempo di funzionamento in un tempo di ciclo (= tempo di funzionamento + tempo di inattività) di 10 minuti a scopo illustrativo.

Esempio: la modalità operativa S3 / 40% si applica se il motore alterna tra quattro minuti di marcia e sei minuti di spegnimento.

Che cos'è la frequenza di avviamento?

La frequenza di avviamento ammessa indica con quale frequenza un motore può essere avviato in un'ora senza surriscaldamento termico. La frequenza di avviamento dipende da:

  • Il carico statico
  • dal dispositivo di controllo del freno
  • Il momento d'inerzia massima in fase di accelerazione
  • La durata dell'accelerazione
  • La temperatura ambiente
  • Il fattore di funzionamento (intermittenza)

La frequenza di avviamento ammessa di un motore può essere aumentata attraverso le misure seguenti:

  • L'aumento della classe termica
  • La scelta del motore di dimensione immediatamente superiore
  • L'installazione di una ventola separata
  • La variazione del rapporto di riduzione e, di conseguenza, del rapporto d'inerzia
  • Scegliendo un diverso dispositivo di controllo del freno

Cosa sono i motori trifase variatori di poli?

I motori AC possono essere azionati a velocità diverse commutando gli avvolgimenti o parti di avvolgimenti. Grazie all'inserimento di diverse bobine nelle scanalature dello statore o all'inversione della direzione del flusso di corrente nelle singole parti delle bobine, si ottengono diversi numeri di poli. In caso di bobine separate, la potenza di ciascun numero di poli è inferiore alla metà della potenza di un motore a una velocità delle stesse dimensioni.

I motoriduttori trifase a doppia polarità vengono utilizzati come unità di azionamento per esempio. In caso di funzionamento con un basso numero di poli, la velocità di marcia è elevata. Per il posizionamento occorre passare alla bassa velocità. Durante la commutazione, a causa dell'inerzia, inizialmente il motore mantiene la velocità elevata. In questa fase il motore trifase funziona come un generatore e frena. L'energia cinetica viene trasformata in energia elettrica e nuovamente alimentata nella rete elettrica. L'elevato passo della coppia risulta svantaggioso durante la commutazione che, tuttavia, può essere ridotta grazie a misure di collegamento idonee.

Gli attuali sviluppi nella tecnologia degli inverter a basso costo promuovono l'uso tecnologico sostitutivo di motori a doppia polarità con motori a velocità singola controllati da inverter in molte applicazioni.

Motori monofase

Un motore monofase è una buona opzione nelle vostre applicazioni

  • non è richiesta un'elevata coppia di avviamento
  • i motori sono collegati ad un sistema di alimentazione AC monofase
  • viene utilizzata una potenza relativamente bassa (<= 2,2 kW).

Esempi di applicazioni tipiche includono ventilatori, pompe e compressori. Ci sono due differenze di progettazione fondamentali qui:

Da un lato, il classico motore AC asincrono è collegato solo a una fase e al conduttore neutro. La terza connessione viene prodotta attraverso uno sfasamento utilizzando un condensatore.Il secondo modo per costruire un motore monofase consiste nell'adeguamento tecnico alla bobina. Al posto della bobina trifase vengono realizzate solo due fasi, di cui una fase principale e una fase ausiliaria. Le bobine, sfalsate tra loro di soli 90° in termini di spazio, per mezzo del condensatore vengono sfalsate di 90° anche in termini di tempo, e questo dà luogo al campo rotante. I rapporti di corrente ineguali della bobina principale e di quella ausiliaria in genere consentono la produzione di soli due terzi della potenza normalmente generata da un motore trifase delle stesse dimensioni. Motori tipicamente utilizzati per il funzionamento monofase sono i motori di condensatori, i motori a poli schermati e i motori di avviamento, privi di condensatore.

Nella sua gamma, SEW-EURODRIVE propone entrambi i modelli di motori monofase: i motori DRK.. Entrambe le versioni sono dotate di condensatore di marcia integrato direttamente nella scatola morsettiera, in modo da evitare interferenze. Grazie al condensatore di marcia è possibile disporre del 45%-50% circa della coppia nominale per l'avviamento.

Per i clienti che richiedono una coppia di avviamento superiore fino al 150% della coppia nominale, SEW-EURODRIVE può fornire i valori di capacità dei condensatori di avviamento necessari a tale scopo, disponibili presso rivenditori specializzati ben forniti.

Motori coppia

I motori coppia sono particolari versioni di motori trifase con rotori a gabbia di scoiattolo. In fase di progettazione vengono impostati in modo che il consumo di corrente sia tale da impedire eventuali danni termini irreparabili quando la velocità è pari a 0. Questa configurazione è utile, per esempio, per aperture di porte, manovre di scambio o stampi per compressione, quando viene raggiunta una posizione che deve essere mantenuta in sicurezza da un motore elettrico.

Un'altra modalità di funzionamento comune è il cosiddetto funzionamento frenante controcorrente: un carico esterno è in grado di far ruotare il rotore nella direzione opposta a quella del campo rotante. Il campo rotante riduce la velocità e trae nuova energia dal sistema, che viene alimentata nella rete, di fatto come avviene in un freno rotante ma senza alcuna azione frenante meccanica.

Con il DRM../DR2M.. SEW-EURODRIVE offre motori coppia a 12 poli sviluppati appositamente per un uso prolungato con misurazione della coppia da fermo. I motori coppia di SEW-EURODRIVE sono adatti a una serie di requisiti e velocità diversi e sono disponibili con tre diverse coppie frenanti, a seconda del tipo di funzionamento.

Motori trifase antideflagranti

Motori trifase antideflagranti
Motori trifase antideflagranti

Se i motori elettrici vengono usati in aree in cui sussiste un rischio di esplosione (ai sensi della direttiva UE 2014/34/EU)(ATEX)), occorre adottare una serie di misure preventive specifiche.

SEW-EURODRIVE propone una serie di modelli diversi, adatti ad aree e utilizzi specifici..

SEW - EURODRIVE offre la gamma di motori LSPM - "Line Start Permanent Magnet." - per applicazioni che vengono azionate direttamente dalla rete di alimentazione e richiedono anche una velocità sincrona o hanno questa caratteristica sensorless su un semplice inverter. LSPM è l'abbreviazione di "Line Start Permanent Magnet". Il motore LSPM è un motore asincrono AC con magneti permanenti aggiuntivi nel rotore. Funziona in modo asincrono, si sincronizza con la frequenza di lavoro e da quel momento funziona in modo sincrono senza slittamento in modo sincrono alla frequenza di rete. Tecnologia del motore che apre nuove possibilità applicative flessibili nella tecnologia degli azionamenti, ad es. il trasferimento di carichi senza calo di velocità.

Questi motori ibridi compatti non subiscono alcuna perdita del rotore durante il funzionamento e sono caratterizzati dalla loro elevata efficienza. Si ottengono classi di risparmio energetico fino a IE4.

Le dimensioni di un motore DR..J con tecnologia LSPM sono inferiori di due stadi rispetto a un motore in serie con la stessa potenza e classe di efficienza energetica. I motori della stessa taglia, invece, raggiungono una classe di efficienza due volte migliore di quella dei motori asincroni.

Foto SEW

Saremo lieti di aiutarvi!

Avete una richiesta specifica o vi serve assistenza? Mandateci un messaggio con le vostre domande e saremo lieti di supportarvi!

Contattateci
Foto SEW
Service

Visitato per ultimo