La differenza tra l’alternatore e il motore elettrico

L’ALTERNATORE E DINAMO.

L’alternatore e la dinamo convertono l’energia meccanica fornita da una macchina motrice, ad esempio una turbina idraulica, in energia elettrica sotto forma di corrente alternata.

Gli alternatori e dinamo sono dei generatori elettromeccanici, in essi viene utilizzato sotto varie forme, il fenomeno dell’induzione elettromagnetica. Quest’ultima consiste nella comparsa di una corrente elettrica all’interno di un circuito conduttore immerso in un campo magnetico, ogni volta che si verifica una variazione del flusso del campo attraverso il circuito stesso.

Tutti i generatori, siano essi di corrente alternata (alternatori) o di corrente continua (dinamo), constano di due parti essenziali:

-l’induttore: nel cui avvolgimento s’invia corrente continua, destinato a produrre il flusso magnetico;

-l’indotto o armatura: che è il sistema di conduttori nei quali si manifestano le forza elettromotrici di induzione che sono sempre alternate.

Una delle due parti è fissa (statore), l’altra è rotante (rotore); teoricamente è indifferente quale delle due parti sia rotante, poiché ciò che conta è il moto relativo dell’una rispetto all’altra.

In pratica tutti i generatori di corrente continua (dinamo) hanno l’indotto rotante, mentre nei generatori di corrente alternata (alternatori) generalmente è l’induttore a ruotare.

IL MOTORE ELETTRICO.

Un motore elettrico è una macchina elettrica rotante che trasforma l’energia elettrica in ingresso, applicata ai morsetti di alimentazione, in energia meccanica in uscita resa disponibile sull’asse del motore.Questa tipologia di macchina elettrica è fondata, analogamente a quanto accade nel generatore elettrico, sulle forze elettromagnetiche che interagiscono tra un sistema di correnti ed un campo magnetico.

La corrente elettrica passa in un avvolgimento di spire che si trova nel rotore. Questo avvolgimento, composto da fili di rame, crea un campo elettromagnetico al passaggio di corrente. Questo campo elettromagnetico è immerso in un altro campo magnetico creato dallo statore, il quale è caratterizzato dalla presenza di una o più coppie polari (calamite, elettrocalamite, ecc.). Il rotore per induzione elettromagnetica inizia a girare, in quanto il suo campo magnetico tende ad allinearsi a quello dello statore analogamente a quanto avviene per l’ago della bussola che si allinea col campo magnetico terrestre. Durante la rotazione il sistema costituito dalle spazzole e dal collettore commuta l’alimentazione elettrica degli avvolgimenti del rotore in modo che il campo magnetico dello statore e quello del rotore non raggiungano mai l’allineamento perfetto, in tal modo si ottiene la continuità della rotazione. Questo motore è alimentato a corrente continua, ma il sistema delle spazzole fa sì che la polarità all’interno degli avvolgimenti del rotore sia alternata durante la rotazione, quindi, tecnicamente, si tratta di un motore in corrente alternata. Durante la trasformazione, una modesta parte dell’energia viene dispersa per l’effetto Joule. Dato il principio di funzionamento, un motore elettrico fa sempre muovere l’albero motore di moto rotatorio; si può ottenere un moto lineare alternato utilizzando un glifo oscillante, componente meccanico che converte appunto il moto rotatorio in rettilineo oscillante.

 I VARI SERVIZI DEL MOTORE ELETTRICO.

I motori elettrici a seconda della loro progettazione e tipologia d’impiego possono essere utilizzati in determinati modi, così categorizzati.

 S1 o Servizio continuativo il motore può funzionare senza sosta con carico costante rimanendo nella condizione di equilibrio termico.

• S2 o Servizio di durata limitata il motore può funzionare alternando periodi di servizio a periodi di pausa per ripristinare il regime freddo; i periodi di pausa hanno durata pari o maggiore a quelli di servizio ed il tempo di servizio è in genere specificato in minuti.
• S3 o Servizio intermittente periodico si ha una successione di periodi di carico susseguiti a distacchi dalla fonte energetica.
  Il servizio viene segnato in percentuale con un rapporto d’intermittenza ts / (ts + tp) e dalla durata del ciclo.
• S4 o Servizio intermittente periodico con avviamento si hanno una successione periodica di fasi d’avviamento che gravano significativamente sul riscaldamento, seguita da fasi di carico susseguiti a distacchi dalla fonte energetica. Rispetto al “S3” viene specificato anche il numero di cicli nell’arco di un’ora.
• S5 o Servizio intermittente periodico con frenatura elettrica il motore funziona con una successione periodica di avviamento, carico costante, di una fase di frenatura elettrica e di una pausa con distacco dalla rete. Il tutto è indicato come nel “S4”, con l’indicazione aggiuntiva del tipo di frenatura e del momento della coppia resistente in frenatura.
• S6 o Servizio ininterrotto periodico con carico intermittente il motore lavora continuativamente, ma alterna periodi a carico costante con periodi di funzionamento a vuoto. La designazione di questo servizio è dello stesso tipo del servizio S3.
• S7 o Servizio ininterrotto periodico con frenatura elettrica si ha un lavoro continuo da parte del motore, il quale alterna fasi d’avviamento, funzionamento a carico costante e una fase di frenatura elettrica. La designazione di questo servizio è dello stesso tipo del servizio S5.
• S8 o Servizio ininterrotto periodico con variazioni correlate di carico e velocità si ha un funzionamento continuativo, caratterizzato da un periodo di funzionamento a carico costante ad una velocità di rotazione prestabilita, seguito da uno o più periodi di funzionamento con altri carichi costanti corrispondenti a diverse velocità di rotazione, tutti di pari durata. Per designare il servizio, si fa seguire l’abbreviazione S8 dai momenti d’inerzia del motore e del carico riferiti all’asse del motore, dalle indicazioni di carico, velocità e rapporto di intermittenza per ogni regime caratterizzato da una determinata velocità.
• S9 o Servizio con variazioni non periodiche di carico e di velocità servizio in cui generalmente il carico e la velocità variano in modo non periodico nel campo di funzionamento ammissibile. Questo servizio comprende sovraccarichi frequentemente applicati che possono essere largamente superiori ai valori a pieno carico.

IL RENDIMENDO DEL MOTORE ELETTRICO

Durante il corso degli anni sono stati definiti vari livelli minimi di efficienze per rientrare in determinate classi o livelli, il primo modello teneva in considerazione la variabilità del rendimento di un motore elettrico in base alla sua potenza nominale, venne ideato nel 1998 con un accordo tra il “Comitato di settore Europeo dei Costruttori di Macchine Elettriche ed Elettronica di Potenza” (CEMEP) e la “Commissione Europea”, che definirono 3 classi a seconda della potenza del motore elettrico (2 o 4 poli) e del suo rendimento, queste classi di efficienza sono:

• EFF1 motori ad alto rendimento
• EFF2 rendimento standard
• EFF3 motori a basso rendimento

Successivamente anche altri continenti hanno sviluppato altri sistemi di valutazione del rendimento, questo ha portato la Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) a varare uno standard definito con la IEC 60034-30:2008 con le nuove scale di efficienza:

• IE1 efficienza standard (simile alla EFF2)
• IE2 alta efficienza (simile alla EFF1)
• IE3 efficienza premium (equivalente alla NEMA PREMIUM americana a 60 Hz)
• IE4 efficienza super premium

In genere un motore asincrono ha un rendimento compreso tra 0,67 a 0,97 da piccoli a grandi motori.