Macchine asincrone

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Macchine asincrone

Le macchine asincrone sono essenzialmente formate da una parte attiva fissa – STATORE- costituente il sistema induttore e da una parte interna rotante - ROTORE - coassiale costituente il sistema indotto sostenuta da due supporti detti CUFFIE o SCUDI , sovente sorretti dalla carcassa: tra la superficie del pacco magnetico statorico e quella del rotore, troviamo uno spazio detto TRAFERRO, spazio che può variare dai 2 mm ai 50 mm passando dalle macchine di piccola a quelle di grande potenza.
Tratteremo la macchina solo come motore alimentato in tensione alternata trifase di modesta potenza.

CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE E FUNZIONALI DEGLI STATORI

Lo statore dei motori comuni è costituito dalle seguenti parti:

CARCASSA
PACCO MAGNETICO STATORICO
AVVOLGIMENTI INDOTTI
ACCESSORI

Carcassa

Deve realizzare una struttura rigida, robusta e indeformabile che ha il compito di centrare e sostenere l’intero pacco magnetico statorico, gli scudi e ha unicamente compiti meccanici e di protezione; si utilizzano per la realizzazione GHISA, ACCIAIO SALDATO o FUSO (ormai sempre più raramente ) e ALLUMINIO o altre LEGHE LEGGERE ( peso spec. £ 3 gr/cm3)
La carcassa viene realizzata in un solo pezzo nelle macchine di piccolo diametro mentre può essere realizzata divisa in 2, 3, 4 parti per quelle di maggior diametro, ciò per ragioni di trasporto, di manutenzione e di assemblaggio.

Spesso per motori di piccola potenza vengono utilizzati sistemi di carcasse semplificate che non rappresentano più una vera e propria struttura meccanica a se stante :

1° TIPOLOGIA :

ANELLO DI COMPRESSIONE LAMIERINO STATORICO CARCASSA ASSEMBLATA

2° TIPOLOGIA :

LAMIERINO CON INTAGLIO A CODA DI RONDINE NUCLEO MAGNETICO ASSEMBLATO

Il nucleo magnetico così assemblato verrà inserito in una struttura portante mediante la PRESSOFUSIONE

3° TIPOLOGIA

La carcassa è realizzata da 4 ¸ 6 traverse di acciaio saldate alle estremità a due anelli di testata che serviranno a centrare il nucleo e contemporaneamente a sostenere le cuffie

Pacco magnetico statorico

Il pacco magnetico ovviamente è laminato ed è realizzato da un insieme di corone circolari di lamierini aventi spessore 0,5 ¸ 1 mm e con cifra di perdita di 3 ¸1,5 W/kg; se il diametro supera i 1000 mm [ eccezionalmente i 1500 mm ] la corona statorica viene realizzata mediante l’accostamento di settori, adottanda la tecnica dello “ strato pari – strato dispari “. I lamierini sono isolati su una o su entrambe le facce mediante strato di vernice o affidandosi al solo strato di ossido ottenuto mediante trattamento chimico – fisico.

Le cave possono essere di tipo aperto o di tipo semichiuso: le prime sono utilizzate in macchine di grossa potenza ove si utilizzano anche piattine di dimensioni grandi, ciò permette un migliore isolamento degli avvolgimenti e maggiori tensioni . Le cave vengono poi chiuse con biette isolanti. Le cave semichiuse vengono utilizzate con conduttori in fili di adeguato diametro e vengono chiuse con biette e cartocci

CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE E FUNZIONALI DEGLI AVVOLGIMENTI STATORICI

Gli avvolgimenti nelle macchine sincrone sono “ avvolgimenti distribuiti “ossia formati da conduttori attivi distribuiti uniformemente e collegati a gruppi mediante connessioni frontali di varie forme

SPIRA MATASSA

Le testate di matassa si dividono in due forme :

CONCENTRICHE EMBRICATE

Le matasse con testate embricate, appartenenti allo stesso avvolgimento, sono tutte uguali tra loro : esse possono essere collocate nelle cave sia disposte ad uno strato che a doppio strato ( ossia il lato della matassa occupa da solo la cava o in ogni cava vi sono i lati di due matassa diverse: in questa situazione i lati appartenenti allo stesso strato “piegano” dalla stessa parte e quelli appartenenti a strati diversi piegano invece nel verso opposto.

Le matasse con testate concentriche, appartenenti allo stesso avvolgimento, sono tra loro diverse: esse sono collocate nelle cave disposte ad uno o due strati e le teste sono ripiegate in modo da essere disposte in due, tre, … ordini distinti

TIPI DI RAGGRUPPAMENTO DELLE MATASSE DEGLI AVVOLGIMENTI DI FASE LUNGO LE CAVE ROTORICHE

Si prenderanno in considerazione solamente le situazioni nelle quali q risulterà intero : i raggruppamenti in oggetto potranno essere effettuati in due tipi :

_*TIPO A o a matasse lunghe o a poli omonimi : lo si ottiene collegando i conduttori di fase sotto un polo con quelli corrispondenti che si trovano sotto il polo consecutivo; si costruiscono così tante matasse quante sono le coppie polari. Si possono realizzare sia con testate embricate che con quelle concentriche.

_*TIPO B o a matasse corte o a poli alterni : lo si ottiene collegando parte ( la metà) dei conduttori di fase che si trovano sotto un polo, con parte di quelli che si trovano sotto il polo seguente e parte con quelli che si trovano sotto il polo precedente; si costruiscono così tante matasse quante sono i poli ( si realizzano un numero di matasse doppio di quello del corrispondente TIPO A ). Si possono realizzare sia con testate embricate che con quelle concentriche.

TIPI DI COLLEGAMENTO FRA LE MATASSE PER LA REALIZZAZIONE DEGLI AVVOLGIMENTI DI FASE

Si realizzano, in pratica, solo due tipi :

_*collegamento a spirale : lo si ottiene collegando in serie fra loro i conduttori di una stessa matassa avanzando e arretrando e unendo poi le varie matasse così ottenute per formare l’avvolgimento di fase

_*collegamento ondulato : lo si ottiene collegando in serie un conduttore posto sotto un polo con il suo corrispondente posto sotto il polo successivo di tipo e proseguendo fino al collegamento di tutti i lati attivi dell’avvolgimento di fase; si può realizzare un avvolgimento progressivo o a regressione

TIPI DI AVVOLGIMENTI FRA LE MATASSE CHE RENDONO REALIZZABILE LA DIVISIBILITA’ DELLA MACCHINA IN DUE PARTI

Per ragioni costruttive e di trasporto spesso gli statori delle macchine sincrone sono progettati divisibili in due parti per poter essere successivamente assemblati secondo piani orizzontali : ciò comporta che anche l’avvolgimento indotto sia divisibile.

Le condizioni che devono essere soddisfatte affinché ciò sia possibile sono :

l’avvolgimento deve essere ad un solo strato
l’avvolgimento deve essere di TIPO A
le testate di matassa, se realizzate di tipo concentrico, devono essere disposte in tre ordini
il numero delle coppie polari deve essere divisibile per 2 ossia p PARI

COLLEGAMENTO FRA GLI AVVOLGIMENTI DI FASE

Due sono i modi principali :

a STELLA U : collegando assieme le fini degli avvolgimenti e mandando i principi ai morsetti della macchina. Come noto dalla elettrotecnica, applicheremo ai morsetti una tensione pari a la tensione per la quale sono stati dimensionati gli avvolgimenti di fase e le correnti dei conduttori di linea saranno identiche a quelle nei conduttori di fase

a TRIANGOLO D : effettuando il collegamento nel modo noto ( “la fine del….con il principio del…). Applicheremo ai morsetti una tensione pari alla tensione per la quale sono stati dimensionati gli avvolgimenti di fase e le correnti dei conduttori di linea saranno pari a quelle nei conduttori di fase

Si desume quindi che, a parità di potenza e di tensioni ai morsetti, :

- nel collegamento a stella necessitano un numero di spire in serie per fase pari a

nel collegamento a stella, l’isolamento verso massa deve essere commisurato alla tensione stellata ( quindi minore di quella concatenata !! )

Fonte: estratto da http://82.104.121.96/didonline/doc/Elettrotecnica_ed_Automazione/5aea/TDP/Lezione/LODATTI_LEONARDO/Macchine_Asincrone_Lod.doc

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