Motori a corrente alternata: guida e vantaggi industriali

La nostra guida ai motori AC parte descrivendo come funziona un motore elettrico in generale, per passare a descrivere il funzionamento di un motore a corrente alternata.

Il motore elettrico si compone di due parti essenziali:

• Lo statore
• Il rotore

Il funzionamento è dunque il seguente: un circuito posto su una armatura metallica ruota (rotore) all’interno di un campo magnetico prodotto dai magneti (statore), generando un campo magnetico alla chiusura del circuito. La rotazione dell’armatura è, quindi, causa dell'interazione tra questo campo magnetico e quello dei magneti.

Nel caso del motore CA, detto anche alternatore, la linea a corrente alternata alimenta gli avvolgimenti intorno allo statore, creando un campo magnetico variabile. L’interazione tra il campo magnetico dello statore e le correnti indotte del rotore fanno il resto, avviando la rotazione del rotore.

Chi ha inventato il motore a corrente alternata?

Adesso un cenno storico sull’inventore del motore elettrico a corrente alternata e il tempo storico in cui questo motore nasce.

L’inventore del motore a corrente alternata è l’italiano Galileo Ferraris, il quale presentò dapprima uno studio teorico sul trasformatore alla Reale Accademia delle Scienze di Torino. Allo studio seguì la realizzazione pratica di un primo prototipo di motore a corrente alternata, realizzato tra agosto e settembre 1885.

A quell’epoca, vi era ancora una disputa accademica e pratica sui vantaggi della trasmissione e distribuzione della corrente in forma continua o alternata. La realizzazione del motore CA unito al trasformatore, che proprio in quegli anni dimostrava la sua funzione pratica, contribuì a colmare il vuoto allora presente nella costruzione di sistemi a corrente alternata.

Perché si usa la corrente alternata?

La disputa tra corrente continua e alternata si risolse in pochi anni a favore della seconda e per alcuni motivi pratici:

• Con i trasformatori la corrente alternata può essere variata in tensione per essere trasportata sulle lunghe distanze con tensioni elevate, a favore di una riduzione delle perdite lungo la linea di distribuzione.
• I costi dei macchinari necessari a generare la CA sono più contenuti rispetto ai sistemi per la generazione della corrente continua.

Per quanto riguarda l’uso nei motori, sia la corrente continua che quella alternata “convivono”, tant’è che in commercio sono disponibili entrambe le tipologie, con l’aggiunta della versione universale che può svolgere entrambi i ruoli alternativamente.

Passiamo ora alle tipologie industriali di motori a corrente alternata disponibili in commercio, per capire meglio quale versione possa risultare più adatta alle tue esigenze.

• Motori a induzione CA: la velocità di rotazione in uscita è proporzionale alla frequenza applicata della corrente alternata. Questi si utilizzano negli elettrodomestici, nelle autovetture e nei macchinari industriali.
• Motori a gabbia CA: rientrano nella famiglia dei motori a induzione, ma si differenziano dagli altri per la conformazione a gabbia non avvolta del rotore. La loro peculiarità è la robustezza e la poca manutenzione richiesta. Sono utilizzati in particolare nei compressori ad aria e nelle pompe.
• Motori a polo schermato CA: di base sono motori monofase a gabbia dotati di un avvolgimento ausiliario composto da una barra o un anello di rame, detta bobina schermata. Essendo adatti a gestire più velocità, sono spesso utilizzati nei ventilatori.
• Motori sincroni CA: la sincronia dei motori sincroni è dovuta alla velocità del rotore proporzionale alla velocità dello statore. Le versioni monofase sono comunemente utilizzate in ambito domestico, mentre i motori sincroni trifase (più potenti) sono adatti alle applicazioni industriali. L’elevata precisione li rende idonei nei casi in cui sia necessaria alta precisione e non soltanto prestazione.
• Motoriduttori: i riduttori integrati nei motori AC, forniscono una coppia elevata a bassa velocità o bassa potenza. Quando impostati su bassa velocità, i motoriduttori esercitano una maggiore potenza.
• Servomotori: i servomotori in corrente alternata sono attuatori rotanti con cui è possibile esercitare un controllo esatto della posizione angolare. Vengono associati ai sensori di posizione, mentre un circuito di controllo si occupa di regolare con precisione il movimento.
• Motori passo passo: i motori passo passo sono usati nei circuiti elettronici come uscita per dividere una rotazione completa in un certo numero di passi identici.

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In fase di manutenzione di un motore elettrico è d’uso utilizzare un multimetro o un megaohmmetro per testare lo stato di funzionamento di un motore. Tuttavia, un potenziale problema al motore potrebbe anche essere dovuto all’alimentazione o al controllore del motore.

Dunque, come controllare un motore elettrico con tester? Per un’analisi approfondita del presunto guasto al motore è opportuno dotarsi di strumenti di diagnostica appositamente progettati per condurre test. Un tester per motori elettrici, infatti, è in grado di rilevare con esattezza quale componente del motore va riparato.

Ed ecco una lista sintetica dei controlli al motore che dovresti effettuare durante la manutenzione:

• Test di continuità e resistenza di terra
• Prova di alimentazione
• Prova di resistenza dell’avvolgimento del motore
• Test di resistenza di isolamento
• Test dell’amplificatore a pieno carico

Ecco una breve spiegazione che ti aiuterà a comprendere a cosa serve il condensatore su un motore elettrico monofase.

Il condensatore viene implementato in particolare in un motore a induzione, dove svolge due compiti:

1. Nei grandi motori a induzione trifase, un banco di condensatori trifase si occupa di rifasare il carico induttivo.
2. Nei piccoli motori monofase, viene usato per sfasare la corrente di uno dei due avvolgimenti, così da ottenere un campo elettromagnetico rotante all’avviamento.

Prima di concludere, vediamo come capire se un motore elettrico è bruciato attraverso alcuni segnali eloquenti.

Un motore bruciato emana un odore acre quando è in funzione, oppure viaggia a una velocità ridotta rispetto al solito. Quando il danno è grave, il motore potrebbe non avviarsi del tutto, oppure effettuare dei rumori insoliti provenienti dall’interno.

Anche l’emanazione di calore eccessivo è un segnale che dovrebbe indurti ad avviare una verifica tempestiva del motore.

In breve, ti abbiamo elencato i principi di funzionamento di un motore a corrente alternata, le tipologie di motori CA commercializzati e ti abbiamo fornito anche qualche accenno sulla manutenzione dei motori a corrente alternata.

Infine, ti abbiamo fornito informazioni utili a scoprire a cosa serve un condensatore su un motore elettrico.

Se hai bisogno di una panoramica più completa sui motori elettrici, ti invitiamo a visitare la sezione del nostro sito dedicata ai motori elettrici e agli accessori di controllo per motori CC e CA.