Motore asincrono
Il motore asincrono è un tipo di motore elettrico in corrente alternata in cui il periodo di rotazione non è correlato con la frequenza di rete.
Esistono diversi tipi di motori con questa caratteristica:
A gabbia di scoiattolo
Sono costituiti da uno statore su cui sono avvolti i solenoidi che costituiscono le espansioni polari. In un motore trifase le espansioni sono in numero multiplo di tre. All'interno dello statore si trova un rotore solidale all'albero costituito da un pacco di lamierini magnetici in cui è incluso (in genere in alluminio pressofuso ) un circuito detto a gabbia di scoiattolo, poiché è costituito da una serie di barre disposte a formare un cilindro tra due anelli. È anche detto motore con rotore in cortocircuito. Quando lo statore genera un campo magnetico rotante, nella gabbia si inducono correnti elettriche per la legge di Faraday-Neumann-Lenz. Queste correnti, opponendosi al campo generatore producono un momento torcente nel rotore.
La velocità di rotazione massima n in giri al minuto di un motore asincrono è legata alla frequenza f di alimentazione e al numero di terne polari p dalla relazione:
Per esempio, un motore con tre terne (9 poli totali), alimentato a 50 Hz ha una velocità angolare teorica di 1000 giri al minuto.
La velocità reale è però sempre minore di circa il 3-6%, poiché una parte dell'energia del campo serve a mantenere il rotore in rotazione: è il fenomeno dello scorrimento. Inoltre la presenza di un carico può ridurre ulteriormente la velocità.
Questi motori sono largamente utilizzati nell'industria a causa della elevatissima affidabilità dovuta all'assenza di spazzole. Gli avvolgimenti statorici sono in genere inglobati in resine che garantiscono un'ottima protezione dall'acqua e dagli agenti atmosferici. Questi motori sono frequentemente alimentati per mezzo di inverter elettronici che possono variarne la velocità variando in modo coordinato la frequenza e la tensione di alimentazione. L'uso di inverter permette di azionare il motore anche a partire da una corrente continua, come avviene nella trazione ferroviaria.
Gli avvolgimenti statorici trifase possono essere collegati a stella oppure a triangolo, permettendo di alimentare lo stesso motore con tensioni trifase di 400 e 230 Volt. In alcuni grossi motori si preferisce avviare a stella e poi commutare a triangolo, al fine di limitare le correnti di spunto.
I motori asincroni trifase possono essere alimentati anche con tensioni monofase a condizione di simulare la fase mancante con un condensatore posto tra la fase disponibile e il terzo morsetto del motore. Questo stratagemma è usato in alcuni elettrodomestici, ma si ha un calo di potenza, di rendimento e un maggiore riscaldamento del motore.
A rotore avvolto
Questo tipo di motore è simile al precedente, con la differenza che il rotore è costituito da una serie di avvolgimenti in rame facenti capo a tre anelli coassiali con il rotore. Su questi anelli strisciano delle spazzole fisse collegate ad un reostato. Variando la resistenza elettrica del reostato si può variare l'intensità della corrente indotta nel rotore quindi la velocità del rotore. Questo sistema è ormai poco usato in quanto superato dagli azionamenti ad inverter.
A spazzole
Questo motore e costruttivamente molto simile al motore in corrente continua. Sia lo statore che il rotore sono avvolti, con i due circuiti alimentati in serie o in parallelo. La velocità di rotazione è molto elevata, superiore alla stessa frequenza di alimentazione e questa caratteristica, unita al fatto che richiedono alimentazione monofase, ne ha decretato un ampio uso in elettrodomestici quali aspirapolvere, frullatore e utensili quali trapano e smerigliatrice.
Questo motore può essere alimentato sia in corrente continua che corrente alternata ed è per questo chiamato motore universale. In alternata i campi magnetici dello statore e del rotore si invertono simultaneamente, rendendo ininfluente la frequenza di alimentazione.
Il principale svantaggio è dovuto alla presenza delle spazzole, che limitano l'affidabilità e la vita del dispositivo e sono fonte di scintille.