La macchina asincrona trifase converte energia elettrica in meccanica e viceversa, sfruttando l'induzione elettromagnetica tra lo statore alimentato in [[Sistemi trifase|corrente trifase]] e il rotore della macchina In molti casi è sfruttata come motore elettrico, e prende generalmente il nome di **motore a induzione elettromagnetica** (induction motor). | Architettura con rotore a gabbia di scoiattolo | Campo magnetico risultante | | ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | | ![[Induction-motor-3a-partial.gif]] | ![[250px-Asynchronmotor_animation.gif]] | | *[Induction motor](https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Induction-motor-3a-partial.gif), user:ikaxer, [CC BY-SA 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0), via Wikimedia Commons* | [Asynchronmotor_animation](https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Asynchronmotor_animation.gif), BurnsBurnsBurns, [CC BY 3.0](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0), da Wikimedia Commons<br> | ### Funzionamento a Vuoto Il funzionamento a vuoto si verifica quando gli avvolgimenti statorici sono alimentati da una terna di [[Grandezze sinusoidali|tensioni sinusoidali]] e gli avvolgimenti rotorici sono lasciati aperti (rotore fermo).  Le tensioni applicate generano correnti statoriche sfasate di $120^{\circ}$, le quali producono un **[[Campo magnetico rotante|campo magnetico rotante]]**. La velocità di rotazione di tale campo è detta velocità di [[Macchina sincrona|sincronismo]]: $ \mathrm{n}_{s}=\frac{60 \mathrm{f}}{\mathrm{p}} $ Dove $\mathrm{f}=\frac{\omega}{2 \pi}$ è la frequenza di rete e $p$ il numero di coppie polari. Il campo magnetico rotante $\left(\phi_{S R}\right)$ concatena sia gli avvolgimenti di statore che quelli di rotore, ed analogamente al caso del [[Trasformatori|trasformatore]], nel caso di accoppiamento perfetto si ha: $ \left\{\begin{array}{l} \dot{E}_{S}=\mathrm{j} \omega N_{S} K_{a S} \dot{\phi_{S R}} \\ \dot{E}_{R}=\mathrm{j} \omega N_{R} K_{a R} \dot{\phi_{S R}} \end{array}\right. $ essendo: - $\dot{E}_{S}$ e $\dot{E}_{R}$ le tensioni sulla fase di statore e su quella di rotore - $\mathrm{N}_{\mathrm{S}}$ e $\mathrm{N}_{\mathrm{R}}$ il numero di spire delle fasi di statore e rotore. - $\mathrm{K}_{\mathrm{aS}}$ e $\mathrm{K}_{\mathrm{aR}}$ i **fattori di avvolgimento** (lt;1$) che tengono conto della distribuzione spaziale delle spire lungo la circonferenza della macchina. #### Flusso concatenato Nel caso reale, una parte del flusso prodotto dallo statore **non** si concatena col rotore (flusso disperso). Questo fenomeno è più marcato rispetto al [[Trasformatori|trasformatore]] per la presenza del **traferro** (aria tra statore e rotore).  La presenza di questo flusso disperso, insieme alle resistenze degli avvolgimenti e i fenomeni di magnetizzazione e perdita nel ferro, fa si che il comportamento non sia perfetto e debba essere rappresentato mediante un [[Circuito equivalente della macchina asincrona|circuito equivalente]] che ne descriva il comportamento reale. ### Funzionamento in corto circuito (con rotore bloccato) Nel **cortocircuito con rotore bloccato**, lo statore è alimentato con una tensione $\dot{E}$, mentre il rotore è cortocircuitato e bloccato meccanicamente.  La corrente rotorica $I_R$ genera un flusso di reazione che viene contrastato da una componente di corrente statorica aggiuntiva; in prima approssimazione il flusso concatenato nel traferro resta simile a quello a vuoto: $ \dot{\phi}_{SR} \cong \dot{\phi}_{SR0} $ Il comportamento elettrico in questa modalità è descritto dalla rete equivalente dedicata nel [[Circuito equivalente della macchina asincrona|circuito equivalente]]. ### Funzionamento a carico (con rotore libero di ruotare) Quando il rotore è **cortocircuitato** e **libero di ruotare**, il campo rotante statorico induce correnti nel rotore; l’interazione tra campi statorico e rotorico genera una coppia elettromagnetica che mette in rotazione il rotore.  A regime, il rotore ruota a velocità **leggermente inferiore** a $n_s$. Se $n_m$ diventasse uguale a $n_s$, verrebbe meno la variazione di flusso relativa al rotore, quindi si annullerebbero le forze elettromotrici indotte, e di conseguenza le correnti e la coppia: il rotore rallenterebbe. Per questo esiste sempre uno **scorrimento** non nullo: $ s=\frac{n_s-n_m}{n_s} $ dove: - $n_s$ è la velocità del campo statorico (velocità di sincronismo) in giri/minuto - $n_m$ è la velocità meccanica di rotazione del rotore in giri/minuto Convertendo le velocità di rotazione da giri/minuto a radianti/secondo, possiamo scrivere $\mathrm{s}=\frac{n_{s}-n_{m}}{n_{s}}=\frac{\omega_{s}-\omega_{m}}{\omega_{s}}$ dove vengono utilizzate le corrispettive grandezze in radianti/secondo. A questo punto, dalla definizione di [[Macchina asincrona|velocità di sincronismo]] si ottengono le relazioni: $ \begin{cases} \omega=p\omega_s\\ \omega_R=p(\omega_s-\omega_m) \end{cases} $ *essendo $\omega$ la pulsazione delle correnti statoriche, $\omega_R$ la pulsazione delle correnti rotoriche e p il numero di coppie polari.* Dividendo membro a membro le equazioni e sostituendo lo scorrimento si ottiene infine: $\color {green} \omega_R=s\omega$ ==da cui risulta evidente che la pulsazione delle correnti rotoriche è più bassa di quelle delle correnti statoriche.== Il comportamento elettrico è descritto dalla [[Circuito equivalente della macchina asincrona#Rete equivalente a carico (con rotore libero di ruotare)|rete equivalente]]. ##### Domande di teoria **Rispondere alle seguenti domande specifiche:** - [ ] Ricava la rete equivalente della macchina asincrona - [ ] Descrivi le modalità di funzionamento della macchina e ricava le relazioni principali - [ ] Funzionamento a vuoto - [ ] Funzionamento a carico - [ ] Funzionamento in corto circuito *Consultare le risorse selezionate in fondo alla nota per soluzioni e approfondimenti.* --- > [!info]- Resources > ![[!Elettrotecnica#Risorse#Bibliografia]] > ![[!Elettrotecnica#Risorse#Approfondimenti]] --- > [!example] Playlist > ![[!Elettrotecnica#Risorse#Motore asincrono trifase]]