#129 Le parti di un motore elettrico
Il motore elettrico è quel dispositivo che trasforma l’energia elettrica in energia meccanica grazie alla quale possiamo mettere in movimento qualsiasi tipo di apparecchiatura. Ma da cosa è composto un motore elettrico? Qual è il principio che lo aziona e quali tipi di protezioni vengono utilizzate?
Da un ventilatore a una macchina per caffè, dal tritacarta ai finestrini elettrici delle automobili, ai flaps degli aerei ai treni, per non parlare del mondo dell’automazione sia industriale che domotica oggi sono ormai infinite le applicazioni per un motore elettrico. E senza rendercene conto siamo circondati da queste macchine.
Esistono moltissimi tipi di motori elettrici con diverse caratteristiche ma non esamineremo adesso questo universo. Quello che mi interessa considerare ora è la struttura comune a tutti i motori. Infatti, il motore elettrico è composto da una parte fissa, chiamata statore, e da una parte mobile, chiamata rotore. Una spira rettangolare di filo conduttore è montata su un asse e immersa in un campo magnetico che nel momento in cui è percorsa da corrente elettrica provoca il movimento rotatorio dell’albero motore trasformando, come si diceva, l’energia elettrica in energia meccanica.
Lo statore è la parte fissa del motore. È sede degli avvolgimenti realizzati con filo di rame smaltato, isolato da una vernice, e alloggiati in cave ricavate all’interno del lamierino e attentamente isolate con appositi materiali. L’avvolgimento, nel momento in cui è percorso da corrente elettrica, crea un campo magnetico rotante.
Il rotore, chiamato anche indotto, è l’insieme delle parti rotanti e cambia a seconda del tipo di motore.
L’avvolgimento, come si diceva, è composto da fili di rame di sezione diversa a seconda delle dimensioni e della potenza del motore. Questa è la parte che viene percorsa dalla corrente e di conseguenza genera il campo magnetico che porta alla rotazione dell’albero del rotore.
Un universo e un’evoluzione della fisica che affonda le sue basi nel 1799 con la pila di Alessandro Volta (1745–1827) e arriva fino a Galileo Ferraris (1847-1897) e Nikolai Tesla (1856-1943) e che viene condensata in pochi passaggi e ridotta ai minimi termini, ma è la sintesi del principio che fa funzionare i motori elettrici. Ma sinceramente in questa sede non ha senso andare oltre.
Chiaramente dove abbiamo un passaggio di corrente elettrica abbiamo anche il rischio di un surriscaldamento, per via del cosiddetto effetto Joule. Da ciò consegue la possibilità che possa degenerare in qualcosa di pericoloso.
Per questo motivo è fondamentale che il motore venga salvaguardato in caso di un anomalo aumento della temperatura degli avvolgimenti. Si rende dunque necessario usare quello che qualcuno chiama “salva motore”, qualcun altro “termica” o “disgiuntore termico” ma che noi abbiamo identificato col nome di protettore termico. Il principio base è quello della dilatazione termica dei metalli che compongono la lamina di bimetallo che piegandosi porta all’apertura dei contatti e all’interruzione del passaggio di corrente nel circuito.
A seconda delle esigenze del motore o di quanto viene previsto dal progetto del medesimo, i protettori termici possono esser inseriti all’interno dell’avvolgimento, o posizionati più in superficie. Non serve dire che un protettore inserito all’interno sarà chiamato a resistere alla pressione esercitata dall’insieme dei fili di rame e che varierà a seconda delle dimensioni del motore. Si rende così necessario avere un protettore come la serie “C” di TMC. Questi componenti hanno una protezione in acciaio per renderli più resistenti alla compressione ma estremamente sensibili alla conduzione termica. Questo posizionamento richiede anche temperature elevate d’intervento, ma garantirà un’apertura dei contatti estremamente veloce e precisa.
Le protezioni termiche possono essere anche posizionate in un punto esterno all’avvolgimento. Questo, sia tramite la previsione di un apposito alloggiamento, che tramite il posizionamento dello stesso sulla superficie dell’avvolgimento. In questo caso basteranno protettori con la custodia plastica e con temperature inferiori a quelle utilizzate all’interno dell’avvolgimento. Sarà anche necessario valutare bene la taratura di questi protettori, per via dell’importanza del posizionamento nella lettura della temperatura e dell’influenza che l’ambiente può esercitare.
L’installazione di un protettore termico è un passaggio che richiede competenza e professionalità indipendentemente dal fatto che sia interno o esterno all’avvolgimento. Come sappiamo, ogni passaggio può generare un errore, anche se statisticamente minimo. Per questo motivo la TMC ha sviluppato soluzioni su misura, basate sulle esigenze dei clienti, per poter installare i protettori o i sensori di temperatura (PTC, PT, KTY) con un semplice “click” e con la stessa semplicità con cui inseriamo una monetina nel carrello della spesa. Si tratta delle Solution provider (ne abbiamo parlato qui, qui e qui). Queste garantiscono una riduzione dei passaggi durante il processo produttivo, una più veloce applicazione dei dispositivi e l’eliminazione della possibilità di errore umano.
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