Il motore asincrono trifase e la sua manutenzione

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Il motore asincrono trifase è un pilastro dell'industria per la sua efficienza e semplicità. Scopri come funziona, la generazione del campo magnetico rotante, lo scorrimento e le strategie di manutenzione, inclusa quella predittiva per ottimizzare le risorse.

Riassunto

Schema

Principi di Funzionamento del Motore Asincrono Trifase

Il motore asincrono trifase è un dispositivo elettromeccanico largamente impiegato in ambito industriale, apprezzato per la sua affidabilità, semplicità costruttiva e ridotta necessità di manutenzione. È costituito da uno statore, la parte fissa, che presenta avvolgimenti trifase disposti simmetricamente a 120° l'uno dall'altro, e da un rotore, la parte mobile, alloggiato all'interno dello statore. Il principio di funzionamento si basa sull'induzione di un campo magnetico rotante, generato dall'interazione dei campi magnetici prodotti dalle correnti trifase negli avvolgimenti dello statore. Questo campo magnetico compie una rotazione completa di 360° in un ciclo della corrente alternata, e la sua velocità angolare, definita velocità di sincronismo, dipende direttamente dalla frequenza della corrente di alimentazione. Invertendo la connessione di due dei tre morsetti di alimentazione, si ottiene l'inversione del senso di rotazione del campo magnetico e, di conseguenza, del rotore.

Motore asincrono trifase aperto con rotore centrale, stator con avvolgimenti in rame e strumenti di manutenzione su banco lavoro.

Generazione del Campo Magnetico Rotante e Scorrimento

Il campo magnetico rotante nel motore asincrono trifase si origina dall'alimentazione trifase degli avvolgimenti dello statore, che sono sfasati di 120° tra loro. La velocità di rotazione di questo campo, che è costante e definita dalla frequenza della rete elettrica, determina la velocità di sincronismo del motore. Se lo statore fosse configurato con sei avvolgimenti, disposti a 60°, si otterrebbe un campo magnetico a quattro poli, che ruoterebbe a metà della velocità di un campo bipolare. Il rotore, contenente conduttori elettrici chiusi su se stessi, è messo in movimento dalle forze elettromagnetiche generate dalle correnti indotte dal campo rotante, secondo la legge di Lenz. Il rotore non raggiunge mai la velocità di sincronismo a causa dello scorrimento, una differenza di velocità proporzionale al carico meccanico applicato al motore.

Il Motore Asincrono come Trasformatore e la Manutenzione

Il motore asincrono trifase può essere assimilato a un trasformatore rotante, con lo statore che agisce come avvolgimento primario e il rotore come avvolgimento secondario. A rotore fermo, la macchina si comporta come un trasformatore statico e la tensione indotta nel rotore è proporzionale al rapporto tra il numero di spire dello statore e quelle del rotore. Con il rotore in movimento, la frequenza delle correnti indotte e la tensione nel rotore diminuiscono in funzione dello scorrimento. La manutenzione è essenziale per garantire l'efficienza e la sicurezza degli impianti industriali. L'ingegneria di manutenzione sviluppa strategie di intervento basate sulle condizioni operative degli impianti e sull'organizzazione produttiva.

Tipologie di Manutenzione dei Motori Elettrici

La manutenzione dei motori elettrici si articola in quattro categorie principali: preventiva, on-condition, correttiva e predittiva. La manutenzione preventiva si basa su un programma di sostituzione periodica dei componenti, indipendentemente dal loro stato effettivo. La manutenzione on-condition viene eseguita quando si rilevano segnali di usura o malfunzionamento, ma prima che si verifichi un guasto. La manutenzione correttiva si occupa di riparare o sostituire componenti dopo che si è verificato un guasto. La manutenzione predittiva, infine, si avvale di modelli matematici e analisi dei dati per prevedere il tempo residuo prima del guasto, consentendo interventi mirati e ottimizzando le risorse.

Manutenzione Predittiva e Tecniche di Monitoraggio

La manutenzione predittiva dei motori elettrici impiega tecniche di analisi statiche e dinamiche per valutare lo stato di salute del motore. Le analisi statiche esaminano i parametri elettrici a motore fermo, mentre le analisi dinamiche si concentrano sulle grandezze elettriche e meccaniche durante il funzionamento, permettendo di identificare anomalie e potenziali guasti. Un metodo efficace di manutenzione predittiva è la termografia a infrarossi, che rileva anomalie termiche nei componenti e consente di programmare interventi di manutenzione preventiva. Queste pratiche, se eseguite regolarmente, migliorano l'affidabilità e l'efficienza operativa, riducendo i tempi di inattività non programmati.

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