Motore asincrono

Il motore asincrono trifase è un motore che generalmente funziona con una tensione concatenata tra le rispettive fasi di 380 V e gli avvolgimenti statorici sono sfasati di 120° meccanici onde poter rispettare gli sfasamenti delle tre correnti di alimentazione.

I tre avvolgimenti hanno un inizio e una fine denominati rispettivamente con le lettere U, V, W e X, Y, Z, oppure: U1,V1,W1 e U2, V2, W2. L'inizio e la fine di ogni avvolgimento fanno capo ad una morsettiera in modo da permettere l'alimentazione e il collegamento degli avvolgienti.

Gli avvolgimenti di un motore asincrono si possono collegare in due modi: a stella o a triangolo.

Il motore asincrono può avere più di tre avvolgimenti nel caso sia stato progettato per avere due velocità, in questo caso la morsettiera è dotata di altri tre morsetti per dare l'alimentazione ad un gruppo o all'altro attraverso relè di potenza.

Motore asincrono monofase

Il motore monofase è costituito da un solo avvolgimento e non è possibile invertire il senso di marcia se si invertono la fase con il neutro. Per poter effettuare l'inversione di marcia, occorre dotare il motore monofase di un secondo avvolgimento statorico a 90° meccanici rispetto al primo.

La figura precedente mostra la disposizione degli avvolgimenti in un motore monofase. Quando l'alimentazione viene fornita attraverso i morsetti U1 ed N, la corrente I1 ha un'ampiezza elevata rispetto ad I2. Infatti I2 ha un'ampiezza inferiore visto che L2 e C costituisce un'impedenza induttiva-capacitiva e risulta in anticipo rispetto alla tensione. Il risultato è quello di avere una corrente I in ritardo rispetto alla tensione.
Nel secondo caso l'alientazione avviene dai morsetti U2 ed N. La corrente I2 ha un'ampiezza maggiore perchè attraversa direttamente l'avvolgimento L2 mentre I1 ha un'ampiezza inferiore perchè attraversa l'impedenza.

Si capisce quindi che grazie ad un secondo avvolgimento e al condensatore C si ha una corrente I che può essere in anticipo o in ritardo rispetto alla tensione e questo determina il senso di rotazione del rotore del motore. Il condensatore C svolge la duplice funzione: creare uno sfasamento della corrente rispetto alla tensione e creare lo spunto di avviamento.

La figura precedente mostra la morsettiera di un motore monofase con il condensatore di spunto C.

Circuiti elettrici

Un circuito elettrico applicativo di un motore elettrico fà utilizzo di un dispositivo di protezione: fusibili o meglio ancora un interruttore magnetotermico. Il magnetotermico viene usato contro il corto circuito del motore o del trasformatore abbassatore di tensione visto che gli altri dispositivi di protezione servono esclusivamente per le sovracorrenti. Infatti, dopo il contattore viene inserito il relè termico che interviene contro il sovracarico. Visto che la bobina del contattore funziona generalmente a 24 V, occorre utilizzare un trasformatore abbassatore di tensione: 380 V/24 V. Esso viene protetto da due gruppi di fusibili collegati all'avvolgimento primario e all'avvolgimento secondario.

Per azionare il motore basta alimentare la bobina del contattore per far chiudere i contatti di potenza. La bobina del contattore può essere alimentata attraverso un interruttore ma non è consigliabile per problemi di sicurezza. Infatti, il circuito deve essere progettato per aprire il contattore istantaneamente in casi di pericolo. Ciò può essere realizzato adoperando i pulsanti al posto degli interruttori.

Ma l'uso dei pulsanti richiede un contatto ausiliario N.A. del contattore da collegare in parallelo al pulsante di marcia N.A.. Premendo il pulsante PM circola corrente nella bobina del contattore permettendo la chiusura dei contatti di potenza e di eventuali contatti ausiliari compreso quello collegato in parallelo al PM. Così facendo, se si toglie il dito dal pulsante di marcia, la corrente continua a fluire attraverso il contatto ausiliario permettendo una continuità di funzionamento del motore. E' evidente che per interrompere il moto del motore, occorre interrompere la corrente nella bobina del contattore attraverso un pulsante N.C. in serie al circuito chiamato pulsante di arresto. La stessa condizione si ottiene in modo automatico attraverso il contatto N.C. del relè termico.

Il circuito richiede delle lampadine di segnalazione per controllare visivamente lo stato di funzionamento del motore. Una lampadina di colore verde azionata da un contatto ausiliario del contattore, segnala che il motore è fermo. sfruttando il contatto N.A. ausiliario, si farà accendere una lampadina di colore rosso nel caso che il motore fosse in movimento. La terza lampadina di colore giallo, viene fatta accendere dal contatto N.A. del relè termico e indica un arresto del motore per sovraccarico.

Abbiamo disegnato il circuito di comando assieme a quello di potenza per far capire la continuità circuitale tra i due schemi, ma sappiamo che essi devono essere disegnati in tavole separate per una guestione di ordine circuitale con opportuni riferimenti.

In realtà, quindi, vengono disegnate tre tavole: la tavola relativa al circuito di potenza multifilare, la tavola relativa al circuito di potenza unifilare e la tavola del circuito di comando.

Il circuito di comando è composto da una serie di dispositivi che hanno la funzione di comandare la bobina del contattore e quindi la chiusura o meno dei contatti di potenza. Una buona progettazione del circuito di comando prevede tutti gli elementi sulla sicurezza che portano ad un intervento immediato in caso di anomalie. La lettura dello schema di comando avviene in verticale: nella parte superiore vengono posizionati tutti i dispositivi di comando mentre in basso vengono disegnati i dispositivi di potenza come le bobine dei relè o le lampade di segnalazione.

Sotto ad ogni bobina deve essere disegnata una tabellina della distribuzione dei contatti ausiliari su tutto il circuito. Alla sinistra della tabella vengono numerate le posizioni dei contatti N.A., alla destra le posizioni dei contatti N.C.

E' molto importante collocare i contatti ausiliari del relè all'interno di un intervallo della riga di riferimento in modo da facilitare la lettura del circuito. Lo schema elettrico dovrà contenere tutte le informazioni possibili per il cablatore come:
i morsetti numerati degli elementi esterni
i fili numerati corrispondenti ai morsetti
Ogni componente deve recare la sua sigla di identificazione come prevedono le normative inerenti a tali circuiti.

A questo punto non rimane altro che scrivere una relazione che coprenda i seguenti argomenti:

  • la motivazione e la descrizione del progetto
  • il funzionamento del circuito di comando
  • le sicurezze incluse nel progetto
  • il dimensionamento dei coponenti
  • il listato di tutti i componenti del circuito con relativo codice di identificazione del catalogo del prodotto
  • il prezzo di ogni singolo coponente utilizzato
  • Esempio di relazione

    Una macchina levigatrice per stampi in resina viene messa in movimento da un motore asincrono da 2 KW. Viene chiesto di progettare un circuito atto ad avviare la macchina in assoluta sicurezza.
    A livello di potenza, il cavo di alimentazione esterna deve arrivare ad una morsettiera interna al quadro elettrico. Occorre proteggere tutto il circuito attraverso un interruttore automatico magnetotermico posto a monte. A sua volta conviene proteggere il motore con un relè termico contro i sovraccarichi, esso viene collegato a valle del contattore K1 e quindi ad una morsettiera di uscita. Per alimentare il circuito di comando a 24 Vc.a., occorre utilizzare un trasformatore abbassatore di tensione 380 V/24 V di adeguata potenza. Sia il primario che il secondario del trasformatore, devono essere protetti da appositi fusibili di protezione per correnti d'interruzione appropriate.

    Nel circuito di comando si sfruttano i due contatti ausiliari del relè termico per diseccitare la bobina nel caso di sovraccarico e di segnalare l'intervento attraverso una lampadina di segnalazione di colore giallo. La macchina viene arrestata attraverso il pulsante di arresto e la macchina ferma viene segnalata dall'accensione della lampada spia di colore verde. La macchina in movimento viene attivata dal pulsante di marcia e segnalata dall'accensione della lampadina di colore rosso.

    Tutti i componenti del circuito di comando devono andare ad una morsettiera con dimensioni minori rispetto a quelli di potenza. Infatti le dimensioni dei morsetti vengono scelti in funzione della sezione dei conduttori che dovranno accogliere: di solito 2.5 mmq per la potenza e 1 mmq per il comando. Questi morsetti devono essere numerati in modo sequenziale e così pure i fili conduttori corrispondenti. La numerazione dei morsetti segue una regola: la numerazione non cambia se in mezzo non è presente un dispositivo di comando. Per i pulsanti si usano i seguenti colori: verde per la marcia, nero per la marcia di un ciclo, rosso per l'arresto.


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