.Motori asincroni

E' noto che un motore asincrono trifase assorbe allo spunto (avviamento) una corrente che può essere compresa tra 4 e 6 volte la nominale, in relazione alle caratteristiche costruttive. Il tempo di avviamento può variare tra qualche secondo e due decine di secondi. In questa fase la corrente assorbita può provocare il riscaldamento praticamente adiabatico dei conduttori degli avvolgimenti di statore e rotore.

Ad eccezione delle macchine per applicazioni speciali (ad esempio, ascensori e impianto di sollevamento), gli avvolgimenti non possono sopportare avviamenti troppo frequenti in quanto non dimensionati per questi eventi. Quindi nel caso di motori funzionanti a pieno carico, le interruzioni temporanee dell'alimentazione possono comportare temperature pericolose per gli isolanti e l'integrità della gabbia rotorica a causa degli avviamenti conseguenti. Nel caso di microinterruzioni si verifica inoltre un altro fenomeno che può essere pericoloso sia dal punto di vista termico che da quello dinamico in quanto l'operazione di riavviamento può iniziare quando il flusso di rotore del motore non si è ancora totalmente estinto; ciò significa che ai terminali del motore può essere presente una differenza di potenziale alternata a frequenza decrescente con la velocità. Se il rilancio di tensione avviene in controfase si possono avere correnti istantanee molto elevate. L'alimentazione con tensioni dissimmetriche comporta nelle macchine rotanti in genere, e quindi anche nei motori asincroni trifasi, la presenza di campi rotanti prodotti dalla componente inversa delle correnti di induttore che causano sollecitazioni termiche severe a volte non tollerabili, nonché effetti sulle coppie elettromagnetiche utili. Il campo inverso provoca nella gabbia correnti indotte di frequenza 2f-s (dove s e' la frequenza di scorrimento) limitate solamente da un'impedenza che ai terminali dello statore è poco diversa da quella a rotore bloccato. Si osserva infatti che la forza elettromotrice indotta nel rotore proporzionale a (2f-s) e che lo stesso avviene per la reattanza di rotore. Se la macchina asincrona funziona da motore ed è presente una coppia resistente sull'albero, ne consegue che alla corrente normale di carico si sovrappone quella dovuta alla presenza del campo inverso. Ne risultano sollecitazioni termiche che gli avvolgimenti possono non essere in grado di sopportare, nonché una riduzione della coppia meccanica utile all'albero. Si osserva che la condizione limite della dissimmetria delle tensioni si verifica nel caso di interruzione di una fase dell'alimentazione, condizione che notoriamente non è prevista nel funzionamento del motore. In sede normativa si è sentita l'esigenza di introdurre il limite del 5% nel grado di dissimmetria tollerabile da un motore. Ove questo limite fosse superato, e' necessario ridurre adeguatamente la potenza erogabile all'albero rispetto a quella nominale. La presenza di armoniche nel sistema delle tensioni di alimentazione comporta la formazione di campi rotanti parassiti che influiscono sul rendimento e sulla potenza che il motore può fornire all'albero. Per chiarire le idee si può fare riferimento al caso semplice di sistemi armonici simmetrici che danno luogo a campi rotanti semplici, diretti o inversi. Escludendo per ovvie ragioni la presenza di un sistema di 3a armonica, si possono considerare i campi di 5a e 7a armonica. Il primo, di tipo inverso, tenderebbe a far ruotare la macchina in senso inverso e genera quindi delle f.e.m. nel rotore che a loro volta danno luogo a correnti il cui campo (pure rotante) crea una coppia frenante. Ne consegue un aumento delle perdite negli avvolgimenti e una riduzione della coppia motrice disponibile all'albero.

Il campo dovuto al sistema di 7a armonica è invece diretto e tenderebbe a far ruotare la macchina nello stesso senso del campo principale, ma a velocità 7 volte maggiore. Poiché la coppia motrice è modesta rispetto alla principale, il motore non raggiungendo tale velocità si comporta, per l'armonica considerata, come se fosse permanentemente in fase di avviamento, con ulteriore aumento delle perdite negli avvolgimenti. Se la distorsione armonica totale della tensione non supera il 5%, il fenomeno considerato assume comunque proporzioni relativamente modeste e influisce in modo non rilevante sul comportamento della macchina. Variazioni della tensione di alimentazione contenute in qualche percento conducono ai noti effetti sulla coppia meccanica, mentre si può affermare che il motore asincrono non sia sensibile al flicker.