cos'è lo statore e il rotore nel motore a induzione

Lo statore è la parte stazionaria (fissa) del motore a induzione, montata sul telaio del motore. La sua funzione principale è generare un campo magnetico rotante (RMF) quando è collegata a un'alimentazione CA. Questo campo magnetico rotante è la forza motrice che induce il movimento nel rotore.

1.Struttura dello statore

Lo statore è costituito da tre parti principali:

•Nucleo statorico: Realizzato con sottili lamiere laminate di acciaio al silicio (spessore 0,35-0,5 mm) impilate insieme. La laminazione viene eseguita per ridurre al minimo le perdite di correnti parassite indotte nel nucleo a causa del cambiamento del campo magnetico, che altrimenti genererebbe calore ed energia dispersa. Il nucleo è dotato di fessure sulla superficie interna per trattenere gli avvolgimenti dello statore.

•Avvolgimenti dello statore: Bobine di rame o alluminio avvolte nelle cave del nucleo dello statore. Nella maggior parte dei motori a induzione, lo statore è un avvolgimento trifase-(collegato in configurazione a stella o triangolo), alimentato con alimentazione CA trifase-. La disposizione di questi avvolgimenti è progettata in modo tale che quando la corrente alternata li attraversa, viene prodotto un campo magnetico che ruota a velocità costante (velocità sincrona).

•Telaio statore: Una struttura esterna rigida (solitamente in ghisa o alluminio) che supporta il nucleo dello statore e protegge i componenti interni. Serve anche come dissipatore di calore per dissipare il calore generato durante il funzionamento.

2.Funzione dello statore

Quando agli avvolgimenti dello statore viene fornita CA tri-fase, ciascuna fase crea un campo magnetico che varia sinusoidalmente nel tempo. La combinazione di questi campi magnetici trifase si traduce in un singolo campo magnetico rotante (RMF) che ruota attorno all'asse dello statore ad una velocità chiamatavelocità sincrona(Ns). La velocità sincrona dipende dalla frequenza dell'alimentazione CA (f) e dal numero di coppie polari (P) nello statore, dato dalla formula: Ns=(120f)/P. Questo campo magnetico rotante taglia i conduttori del rotore, inducendo una forza elettromotrice (EMF) nel rotore-questa è la base dell'induzione elettromagnetica nel motore.

Il rotore è la parte rotante del motore a induzione, montato su un albero che si estende all'esterno del telaio del motore. Si trova all'interno dello statore, con un piccolo traferro (tipicamente 0,2-2 mm) tra i nuclei dello statore e del rotore. La funzione del rotore è convertire l'energia elettromagnetica indotta dal campo magnetico rotante dello statore in energia meccanica, che aziona il carico (ad esempio pompe, ventilatori, trasportatori).

Tipi e struttura del rotore

Esistono due tipi principali di rotori utilizzati nei motori a induzione, diversi per costruzione e applicazione:

1. Rotore a gabbia di scoiattolo

Questo è il tipo più comune di rotore, chiamato così per la sua somiglianza con la gabbia di uno scoiattolo. La sua struttura comprende:

•Nucleo del rotore: Simile al nucleo dello statore, è costituito da fogli laminati di acciaio al silicio con fessure sulla superficie esterna.

•Barre rotori: Barre di rame o alluminio inserite nelle fessure del pacco rotorico. Queste barre sono cortocircuitate-ad entrambe le estremità da due spessi anelli di rame o alluminio (chiamati anelli terminali), formando un anello chiuso.

Il rotore a gabbia di scoiattolo è semplice, robusto, a basso-costo e richiede una manutenzione minima, rendendolo adatto alla maggior parte delle applicazioni industriali e domestiche (ad es. ventilatori, pompe, compressori).

2. Rotore avvolto

Il rotore avvolto (chiamato anche rotore ad anelli) ha una struttura più complessa, progettata per applicazioni che richiedono velocità variabile o coppia di avviamento elevata (ad esempio gru, ascensori, frantoi). La sua struttura comprende:

•Nucleo del rotore: Lamiere laminate di acciaio al silicio con asole per il contenimento degli avvolgimenti del rotore.

•Avvolgimenti del rotore: Avvolgimenti trifase-simili agli avvolgimenti dello statore, collegati a stella. Le tre estremità degli avvolgimenti sono collegate a tre anelli collettori montati sull'albero del rotore.

•Anelli collettori e spazzole: Gli anelli collettori sono in contatto con spazzole di carbone fisse, che consentono il collegamento di resistori esterni agli avvolgimenti del rotore. Ciò consente il controllo della corrente del rotore, regolando così la velocità del motore e la coppia di avviamento.

Funzione del rotore

Quando il campo magnetico rotante dello statore taglia i conduttori del rotore, la legge di induzione elettromagnetica di Faraday induce un campo elettromagnetico nel rotore. Poiché i conduttori del rotore formano un anello chiuso (tramite anelli terminali nei rotori a gabbia di scoiattolo o resistori esterni nei rotori avvolti), questa EMF indotta genera una corrente nel rotore (chiamata corrente del rotore). La corrente del rotore interagisce con il campo magnetico rotante dello statore, producendo una forza meccanica (forza di Lorentz) che fa ruotare il rotore nella stessa direzione del campo magnetico rotante.

Una caratteristica chiave dei motori a induzione è che la velocità del rotore (N) è sempre inferiore alla velocità sincrona (Ns) del campo magnetico dello statore-questa differenza è chiamatascontrino(s), dato dalla formula: s=(Ns - N)/Ns × 100%. Lo scorrimento è necessario affinché si verifichi l'induzione (se la velocità del rotore è uguale alla velocità sincrona, non esiste alcun movimento relativo tra il campo magnetico e i conduttori del rotore, quindi non viene indotta alcuna EMF). I valori di scorrimento tipici per i motori a induzione vanno dall'1% al 5% a pieno carico.