▷ Motori sincroni a magneti permanenti

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La differenza principale tra un motore sincrono a magnete permanente (PMSM) e un motore a induzione è nel rotore. Gli studi1 mostrano che il PMSM ha un’efficienza di circa il 2% in più rispetto a un motore elettrico a induzione ad alta efficienza (IE3), a condizione che lo statore abbia lo stesso design, e che lo stesso variatore di frequenza sia usato per il controllo. In questo caso, i motori elettrici sincroni a magneti permanenti rispetto agli altri motori elettrici hanno le migliori prestazioni: potenza/volume, coppia/inerzia, ecc.

Un motore elettrico con rotore a poli non salienti ha un’induttanza diretta e di quadratura uguale L d = Lq, mentre per un motore elettrico con rotore a poli salienti l’induttanza di quadratura non è uguale a quella diretta Lq ≠ Ld.

Concentrato chiamato un tale avvolgimento, in cui il numero di slot per polo e fase Q = 1. In questo caso, le scanalature sono uniformemente spaziate intorno alla circonferenza dello statore. Le due bobine che formano l’avvolgimento possono essere collegate sia in serie che in parallelo. Lo svantaggio principale di tali avvolgimenti è l’impossibilità di influenzare la forma della curva EMF [2].

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Autori: Steve Bistak, Regional Sales Manager – NE, AC Drives / HMI Department, Fuji Electric Corp. of America, e Sun Y. Kim (Sean), Senior Regional Manager, ACDR/HMI, Fuji Electric Corp. of America

La maggior parte delle pompe e dei ventilatori che operano in applicazioni industriali e commerciali sono attualmente azionati da motori a induzione CA. “ACIM”, che sta per “alternating current induction motor”, è un tipo di motore asincrono che si basa sulla corrente elettrica per far girare il rotore. La coppia è prodotta dalla corrente elettrica nel rotore. La corrente elettrica è generata per induzione elettromagnetica dal campo magnetico degli avvolgimenti dello statore. In un ACIM, il rotore ruota sempre ad una velocità inferiore a quella del campo magnetico. Un “PMSM”, che sta per “motore sincrono a magnete permanente”, si basa sui magneti per far girare il rotore, che gira alla stessa velocità del campo magnetico rotante interno del PMSM.

I motori a induzione AC possono essere usati senza un VFD per azionare una pompa o un ventilatore, ma sono spesso installati con azionamenti a frequenza variabile (VFD) in sistemi di pompe o ventilatori nel tentativo di migliorare l’efficienza del sistema. I motori sincroni a magnete permanente richiedono un azionamento per funzionare. I PMSM non possono funzionare senza un azionamento. Un VFD è necessario per controllare con precisione la velocità del PMSM per soddisfare i requisiti dell’applicazione per pressione, flusso, volume, ecc. Alcuni nuovi VFD sono già dotati di opzioni di controllo del motore a magneti permanenti come caratteristica standard, permettendo agli operatori di controllare il motore a magneti permanenti per azionare il ventilatore e/o la pompa in modo più efficiente.

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Un motore elettrico sincrono è un motore a corrente alternata in cui, a regime,[1] la rotazione dell’albero è sincronizzata con la frequenza della corrente di alimentazione; il periodo di rotazione è esattamente uguale a un numero integrale di cicli AC. I motori sincroni contengono elettromagneti multifase in corrente alternata sullo statore del motore che creano un campo magnetico che ruota in tempo con le oscillazioni della corrente di linea. Il rotore con magneti permanenti o elettromagneti gira al passo con il campo dello statore alla stessa velocità e come risultato, fornisce il secondo campo magnetico rotante sincronizzato di qualsiasi motore AC. Un motore sincrono è definito doppiamente alimentato se è alimentato con elettromagneti AC multifase eccitati indipendentemente sia sul rotore che sullo statore.

Il motore sincrono e il motore a induzione sono i tipi più usati di motore a corrente alternata. La differenza tra i due tipi è che il motore sincrono ruota ad una velocità bloccata alla frequenza di linea poiché non si basa sull’induzione di corrente per produrre il campo magnetico del rotore. Al contrario, il motore a induzione richiede uno scorrimento: il rotore deve ruotare leggermente più lentamente delle alternanze AC per indurre la corrente nell’avvolgimento del rotore. I piccoli motori sincroni sono usati in applicazioni di temporizzazione come negli orologi sincroni, nei timer degli elettrodomestici, nei registratori a nastro e nei servomeccanismi di precisione in cui il motore deve funzionare a una velocità precisa; la precisione della velocità è quella della frequenza della linea elettrica, che è attentamente controllata nei grandi sistemi di rete interconnessi.