COME FUNZIONA IL MOTORE ELETTRICO

Parlare in brevi termini del funzionamento e del principio di funzionarietto del motore elettrico non è certo possibile, perché, per prima cosa, i tipi di motore elettrico sono più di uno. Cercheremo quindi di dare una descrizione sommaria del principio dl funzionamento dei diversi tipi, le loro caratteristiche principali, sia costruttive che funzionali, e degli impieghi ai quali meglio si prestano.
Sostanzialmente, i tipi più diffusi di motore elettrico sono tre: motore sincrono, motore asincrono e motore con collettore a lamelle; esistono poi diversi tipi di motori di gran lunga meno diffusi, come il metamotore, il motore Schrage e qualche altro.
Cominciamo dal motore asincrono, che forse, tra tutti, è il più diffuso. specialmente nelle utilizzazioni industriali per potenze che vanno da un terzo o mezzo kw ad alcune migliaia di kw (ricordiamo che un kw. un chilowatt, vale 1,36 cavalli). Il motore asincrono è un motore trifase, che si alimenta quindi con tre fili che vanno ai suoi tre morsetti. In molti casi, specialmente per piccole potenze, tale motore è privo di collettore e di spazzole, il suo rotore è del tipo cosiddetto a gabbia, costituito cioè da un pacco di lamierino magnetico attraversato da una “gabbia” di sottili sbarre di rame o di alluminio.
Tale tipo di motore è molto semplice, non dà luogo a scintillio, essendo privo di spazzole, ha funzionamento assai regolare e durata molto lunga. La sua velocità è praticamente costante, dato che al variare del carico meccanico che deve trascinare, la sua velocità varia di solito di qualche “percento”. Questo fatto costituisce un vantaggio sostanziale, dato che in numerosissime utilizzazioni industriali ha grande importanza disporre di un motore ove sia necessario disporre invece di un motore a velocità regolabile. Il punto debole del motore asincrono è lo “spunto”: tale tipo di motore, all’avviamento e a basse velocità, cioè durante la fase di accelerazione, fornisce una coppia motrice di valore nettamente inferiore al nominale. Ne deriva che, tutte le volte che occorre partire sotto carico, si ha una zona di velocità delicata durante la quale occorre sorvegliare il motore: se esso non raggiunge la velocità nominale, o, peggio, non parte, occorre disinserirlo subito dalla rete, perchè in tali condizioni si surriscalda ed i suoi isolamenti possono bruciare anche in pochi secondi.
Per ovviare a tali inconvenienti, si usa, specialmente nelle macchine più grosse, costruire il rotore con normali avvolgimenti in ﬁlo di rame isolato e con un collettore a tre anelli. Si possono così inserire durante la fase di avviamento tre resistori in serie con gli avvolgimenti, ottenendo sia una diminuzione della corrente che circola negli avvolgimenti di rotore (e quindi un minore riscaldamento) sia un valore della coppia motrice vicino o anche eguale a quello nominale anche allo spunto e per le basse velocità; occorre però in tali casi che un operatore presieda a tale manovra, e disinserisca gradualmente le resistenze mentre il motore accelera.
Quando il motore ha raggiunto la sua velocità da regime, i resistori vengono disinseriti, gli avvolgimenti “cortocircuitati”, le spazzole sollevate, ed il motore funziona senza spazzole, come nel caso del suo fratello col rotore a gabbia.
Tale manovra può anche essere compiuta da speciali dispositivi automatici, come si ha in molti ascensori e montacarichi moderni. ma è chiaro che si tratta di dispositivi complessi. delicati, costosi e che richiedono a loro volta un’accurata sorveglianza, perchè il loro mancato funzionamento porterebbe alla distruzione del motore.

Il principio di funzionamento del motore asincrono è sostanzialmente questo: i tre avvolgimenti dello statore vengono disposti in modo da creare un campo magnetico rotante, quale si avrebbe, per intendersi, se all’interno del rotore affacciassimo una serie di calamite a U disposte con i poli in sequenza nord-sud-nord-sud…, e mettessimo il tutto in rotazione. Per effetto di questo campo rotante, nei tre avvolgimenti del rotore (elettricamente non connessi nè a quelli dello statore né alla linea) si induce una corrente, anzi, tre correnti distinte. Se il rotore è bloccato, tali correnti sono assai intense, dato che la macchina funziona presso a poco come un trasformatore col secondario chiuso in corto circuito, e tali da causare danni gravi. Ma se il rotore è libero di girare, siccome le correnti in esso generate lo magnetizzano, e precisamente inducono in esso delle polarità nord-sud-nord-sud…. si crea una situazione analoga a quella che si avrebbe se anche sul rotore fossero fissate tante calamite a U coi poli rivolti questa volta all’esterno.
Ne consegue, per portarne il paragone esplicativo fino in fondo, che il motore funziona come se fosse costituito da due corone di calamite delle quali quella esterna trascina in rotazione quella interna.

In realtà le cose sono assai complicate, ma per spiegarle fino in fondo occorrerebbero pagine e pagine. Riassumiamo in ogni caso le caratteristiche del motore asincrono trifase: morsetti di alimentazione, tre, collettore a tre anelli o nessun collettore, avvolgimenti del rotore non inseriti alla linea e non collegati a quelli dello statore, velocità sensibilmente costante, fase delicata d’avviamento e pericolo di distruzione del motore se questo funziona a velocità inferiore a quella nominale o peggio se si ferma.
(Continua).

Il motore elettrico a differenza di un motore a combustione è un cilindro detto rotore che gira dentro un avvolgimento detto statore quasi senza nessun attrito.