Per generare aria compressa, un motore elettrico per compressori d'aria utilizza energia per produrre potenza. Il tipo più comune è un motore a induzione trifase a gabbia di scoiattolo, utilizzato in tutti i tipi di settori. È silenzioso e affidabile ed è quindi presenta nella maggior parte dei sistemi, inclusi i compressori.
Un motore elettrico per compressore d'aria è composto da due parti principali: lo statore fisso e il rotore rotativo. Lo statore, collegato all'alimentazione di rete trifase, produce un campo magnetico rotativo. L'energia viene convertita in movimento, vale a dire l'energia meccanica con il rotore.
La corrente negli avvolgimenti dello statore crea un campo di forza magnetica rotativo che induce correnti nel rotore. Anche qui viene creato un campo magnetico. L'interazione tra i campi magnetici dello statore e del rotore crea una coppia di rotazione, facendo ruotare l'albero del rotore.
Se l'albero del motore a induzione ruotasse alla stessa velocità del campo magnetico, la corrente indotta nel rotore sarebbe zero. Tuttavia, a causa di varie perdite, ad esempio nei cuscinetti, ciò è impossibile. Pertanto, la velocità è sempre di circa 1-5% al di sotto della velocità sincrona del campo magnetico (denominata "slittamento"). (I motori a magneti permanenti non producono alcuno slittamento.)
Alla conversione dell'energia in un motore elettrico è associato un certo livello di inefficienza derivante fra l'altro dalle perdite resistive, di ventilazione, di magnetizzazione e per attrito.
I materiali di isolamento negli avvolgimenti del motore vengono suddivisi in classi di isolamento conformemente agli standard IEC (International Electrotechnical Commission) 60085. Ciascuna classe è designata da una lettera che corrisponde alla temperatura, che il limite superiore per l'area di applicazione dell'isolamento. Se il tale limite viene superato di 10 °C per un periodo di tempo, la durata utile dell'isolamento si riduce circa della metà.
Classe di isolamento |
B |
F |
H |
Temp. max. degli avvolgimenti, °C |
130 |
155 |
180 |
Temperatura ambiente, °C |
40 |
40 |
40 |
Aumento di temperatura, °C |
80 |
105 |
125 |
Margine termico, °C |
10 |
10 |
15 |
Le classi di protezione, in conformità a IEC 60034-5, specificano in che modo il motore è protetto dal contatto e dall'acqua. Queste sono indicate con le lettere IP e due cifre. La prima cifra indica la protezione contro il contatto e la penetrazione da parte di un oggetto solido. La seconda cifra indica la protezione dall'acqua. Vedere di seguito per conoscere il significato di ciascuna classe.
IP 23: (2) protezione contro oggetti di più grandi di 12 mm. (3) protezione contro spruzzi d'acqua diretti fino a 60° dalla verticale.
IP 54: (5) protezione contro la polvere. (4) protezione contro l'acqua spruzzata da tutte le direzioni.
IP 55: (5) protezione contro la polvere. (5) protezione contro getti d'acqua a bassa pressione provenienti da tutte le direzioni.
I metodi di raffreddamento secondo IEC 60034-6 indicano i metodi di raffreddamento dl motore. Tali indicazioni vengono fornite mediante le lettere IC seguite da una serie di cifre che rappresentano la tipologia di raffreddamento (senza ventilazione, ventilazione automatica, raffreddamento forzato) e la modalità di raffreddamento durante il funzionamento (raffreddamento interno, raffreddamento superficiale, raffreddamento a circuito chiuso, raffreddamento a liquido e così via).
Il metodo di installazione, rappresentato dalle lettere IM e da quattro cifre, indica come il motore viene installato in base a IEC 60034-7. Di seguito sono riportati due esempi su ciò che significa.
IM 1001: due cuscinetti, un albero con una zona supportata terminale libera e un corpo statore con piedini.
IM 3001: due cuscinetti, un albero con una zona supportata terminale libera, un corpo statore senza piedini e una grande flangia con fori di fissaggio semplici.
Un motore elettrico trifase può essere collegato in due modi: stella (Y) o triangolo (Δ). Le fasi di avvolgimento in un motore trifase sono contrassegnate con U, V e W (U1-U2; V1-V2; W1-W2). Le norme negli Stati Uniti fanno riferimento a T1, T2, T3, T4, T5, T6. Con il collegamento a stella (Y), le "estremità" delle fasi degli avvolgimenti del motore si uniscono, formando un punto zero. Visivamente, ha l'aspetto di una stella (Y).
Una tensione di fase (tensione di fase = tensione principale/√3; ad esempio 400 V = 690/√3) si trova attraverso gli avvolgimenti. La corrente Ih verso il punto zero diventa una corrente di fase e, di conseguenza, una corrente di fase fluisce If = Ih sugli avvolgimenti. Con il collegamento a triangolo (Δ), l'inizio e le estremità si uniscono tra le diverse fasi, formando quindi un triangolo (Δ). Di conseguenza, è presente una tensione principale sugli avvolgimenti.
La corrente Ih nel motore è la corrente principale. Questa viene suddivisa tra gli avvolgimenti per fornire una corrente di fase, Ih/√3 = If. Lo stesso motore può essere collegato come un collegamento a stella da 690 V o un collegamento a triangolo da 400 V. In entrambi i casi, la tensione sugli avvolgimenti è di 400 V.
Un collegamento a stella da 690 V ha una corrente al motore inferiore rispetto a un collegamento a triangolo da 400 V. La relazione tra i livelli attuali è √3. In questo modo, la targhetta del motore può indicare 690/400 V (ad esempio). Il collegamento a stella è per la tensione più elevata. Implicitamente, il collegamento a triangolo è quello più basso. La corrente, indicata anche sulla targhetta, mostra il valore più basso per il motore collegato a stella e quello più alto per il motore collegato a triangolo.
La coppia di rotazione dei motori elettrici esprime la capacità del rotore di ruotare. Ogni motore è caratterizzato da una coppia massima. Eventuali carichi superiori a tale valore impediscono al motore di ruotare. In presenza di un carico normale, i motori elettrici funzionano a un livello nettamente inferiore alla loro coppia massima, ma la sequenza di avviamento comporta un carico aggiuntivo. Le caratteristiche dei motori elettrici vengono di solito presentate sotto forma di una curva di coppia.
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