Cos'è un motore elettrico?

Un motore elettrico è un dispositivo che trasforma un flusso di corrente elettrica nella rotazione meccanica del mandrino o rotore, che viene a sua volta trasformata in un movimento lineare in diverse applicazioni.

Che cos'è un motore elettrico?

Un motore elettrico è un dispositivo che trasforma un flusso di corrente elettrica in una rotazione meccanica di un mandrino o rotore. La rotazione viene trasformata in un movimento lineare in diverse applicazioni. Come funziona un motore elettrico?

Esistono numerose varianti e opzioni di motori elettrici. Ad esempio, i motori a corrente continua, a spazzole o senza, e quelli a corrente alternata, a induzione asincroni e sincroni. I motori possono funzionare con diverse tensioni per adattarsi all'applicazione e alimentazione disponibile.

Il funzionamento di un motore si basa su due proprietà della corrente elettrica. La prima è la creazione di un campo magnetico da parte di una corrente elettrica che scorre in un filo o una bobina. La seconda è legato al cambiamento della corrente in un conduttore, ad esempio da un'alimentazione a corrente alternata, che indurrà una tensione nel conduttore (autoinduttanza) o conduttore secondario (mutua induttanza). Un flusso di corrente nel circuito di un conduttore secondario produrrà anche un campo magnetico, come descritto in precedenza.

In un magnete, i poli simili si respingono e quelli diversi si attraggono. La costruzione dei motori sfrutta questa proprietà per eseguire la rotazione continua del rotore. 

Il diagramma seguente presenta una forma d'onda trifase a corrente alternata: ciascuna fase viene separata da un angolo di 120°, come indicato nel diagramma vettoriale al centro.

A un particolare angolo di fase, il campo avrà una direzione risultante che è possibile calcolare mediante un'addizione vettoriale: i magneti permanenti del rotore cercheranno di allinearsi con la direzione del campo e, mentre la forma d'onda a corrente alternata "progredisce" nel tempo, il rotore girerà come indicato.

Per 30°:

Per 90°:

Per 180°:

Ciò avviene in questo modo per un ciclo completo (3600), in cui il rotore torna alla posizione iniziale e ripete il processo.

Come scegliere un motore elettrico?

Non tutte le applicazioni si prestano all'uso di un motore sincrono trifase: anche se le dimensioni sono efficienti in base alla potenza, il motore sopra indicato sarebbe troppo ampio, ad esempio, per azionare un lettore DVD. Inoltre, l'alimentazione trifase non è ideale per le situazioni domestiche o per gran parte delle situazioni commerciali. L'applicazione è una considerazione importante per determinare le dimensioni e la tensione di alimentazione.

La potenza (tramite la coppia) richiesta al motore è una considerazione fondamentale: quali sono le considerazioni dinamiche dell'applicazione, il carico, l'accelerazione/decelerazione e le distanze da spostare radialmente o lateralmente?

È importante anche la stabilità della velocità di rotazione: il motore deve funzionare a velocità costante anche a bassi giri?

Infine, occorre valutare anche le condizioni ambientali: qual è la temperatura di esercizio? L'acqua o la polvere potrebbero diventare un problema? Il motore opererà in un ambiente esplosivo e richiederà una classificazione ATEX? Tipi di motore elettrico

Come indicato in precedenza, esistono numerose opzioni per i motori: alimentati a corrente continua o alternata e con diverse tensioni a seconda dell'applicazione.

Una considerazione importante per la scelta dei motori è la differenza tra servomotori e motori passo-passo. Un servomotore è dotato di un meccanismo di feedback: il segnale di feedback viene confrontato con un punto impostato fino a quando la differenza è pari a zero, ovvero quando il motore ha raggiunto la posizione desiderata

Un motore passo-passo offre anch'esso un buon controllo, ma è possibile considerarlo una versione digitalizzata di un motore con una struttura speciale. Le bobine multiple indipendenti dello statore (la parte stazionaria del motore) e un rotore progettato in modo specifico consentono al motore di passare a una posizione specifica, o a un angolo, a seguito di un comando.

I motori passo-passo sono ideali per le applicazioni a bassa potenza e basso costo, come ad esempio un lettore CD. I servomotori sono più adatti alle applicazioni caratterizzate da una maggiore potenza, elevata accelerazione e precisione. Applicazioni tipiche dei motori elettrici:

I motori elettrici vengono utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni: domestiche, come ad esempio CD, DVD, lavatrici ecc, e commerciali, come ad esempio mediche, uffici e industriali. Se abbinati a un meccanismo di attuazione lineare, è possibile usarli nel settore automobilistico, della movimentazione dei materiali, della robotica, degli alimenti e delle bevande e dell'imballaggio.

Cos'altro occorre per far funzionare i motori elettrici?

È essenziale disporre di un'alimentazione elettrica adeguata e del relativo cablaggio. In qualsiasi applicazione, occorrerà collegare il motore ai componenti azionati tramite ingranaggi o cinghie. In alcuni casi può essere necessario smorzare le vibrazioni. I sensori di temperatura sono un'aggiunta utile al prodotto e, in caso di surriscaldamento, occorrerà installare una ventola adeguata.

Occorre un cablaggio per trasmettere l'alimentazione e i segnali di controllo tra motore e trasmissione.

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