Motore asincrono Struttura e modalità di funzionamento
Rotori a gabbia di scoiattolo e ad anello scorrevole

Il motore asincrono è chiamato anche motore a induzione, poiché i motori asincroni funzionano secondo il principio dell’induzione. Il motore asincrono è abbreviato in ASM o IM. Nel funzionamento del motore, il rotore di un motore asincrono funziona più lentamente del campo magnetico rotante dello statore, cioè in modo asincrono rispetto allo statore. La differenza tra la velocità dello statore e la velocità del rotore è chiamata anche scorrimento. Se la velocità del rotore è uguale alla velocità dello statore, lo scorrimento è nullo e il motore asincrono non eroga alcuna coppia positiva. Nel funzionamento del generatore, il rotore gira più velocemente del campo rotante dello statore. A causa della differenza di velocità, si genera una coppia negativa che cerca di frenare il rotore. I motori asincroni che funzionano direttamente con corrente alternata bifase o trifase senza inverter hanno un’efficienza inferiore rispetto ai motori sincroni a magneti permanenti. Tuttavia, i motori asincroni azionati con un inverter possono raggiungere rendimenti elevati simili.
Motori asincroni Struttura
Esistono due tipi diversi di motori asincroni: a gabbia di scoiattolo e ad anello scorrevole. La struttura dello statore è la stessa per entrambi ed è simile a quella di un motore sincrono. Per condurre il flusso magnetico nel motore elettrico, lo statore e il rotore sono costituiti da diversi strati di lamierino elettrico, solitamente di 0,5 mm di spessore. Quanto più sottile è il foglio elettrico, tanto minori sono le perdite per correnti parassite nel motore elettrico e maggiore è la sua efficienza. Lo statore porta gli avvolgimenti in cui scorre la corrente trifase. Di norma, lo statore ha tre fasi del motore, che possono essere collegate in configurazione a stella o a triangolo. Tuttavia, esistono anche motori con più o meno fasi, a seconda dell’uso previsto e della tensione di alimentazione. Il rotore contiene barre conduttrici o avvolgimenti in cortocircuito, a seconda del tipo di motore asincrono.
Motore asincrono con rotore a gabbia di scoiattolo

Il rotore a gabbia di scoiattolo è costituito da una gabbia di barre in alluminio o rame. Le barre sono cortocircuitate alle estremità superiori e inferiori con anelli dello stesso materiale. Il rotore a gabbia di scoiattolo è il più utilizzato perché non ha anelli di scorrimento e quindi ha una durata maggiore. Inoltre, la produzione del rotore è molto più economica.
Motore asincrono con rotore ad anello scorrevole
In un rotore ad anello scorrevole, il rotore è costituito da avvolgimenti anziché da barre. Gli avvolgimenti non sono cortocircuitati nel rotore, ma sono condotti all’esterno tramite anelli di scorrimento e cortocircuitati tramite resistenze aggiuntive. Il flusso di corrente nel rotore può essere influenzato da resistenze esterne al motore elettrico.

Motore asincrono Modalità di funzionamento
Un campo magnetico rotante è creato da una corrente trifase negli avvolgimenti dello statore. Il campo magnetico rotante dello statore attraversa anche il rotore attraverso il traferro. Se c’è una differenza di velocità tra la velocità del rotore e quella dello statore, il campo magnetico rotante induce una tensione nelle barre conduttrici del rotore. Poiché le barre conduttrici sono cortocircuitate tra loro alle estremità inferiori e superiori, la tensione indotta crea un flusso di corrente nelle barre. La corrente di cortocircuito nelle barre genera a sua volta un campo magnetico nel rotore, che segue il campo magnetico dello statore. A differenza dei motori sincroni con magneti permanenti, il campo magnetico del rotore non è stazionario, ma ruota attraverso il rotore. Se il rotore ruota alla stessa velocità dello statore, non viene più indotta corrente nelle barre conduttrici e di conseguenza non si genera più coppia. In caso di cortocircuito dello statore, il rotore non induce più tensione. Questo rende il motore asincrono un motore elettrico molto sicuro, motivo per cui le principali case automobilistiche come Tesla e Audi, tra le altre, utilizzano il motore asincrono nei loro veicoli elettrici.
Vantaggi e svantaggi
Vediamo i vantaggi e gli svantaggi dei motori asincroni con rotori a collettore rotante e a gabbia di scoiattolo con e senza inverter.

Rotore ad anello scorrevole ASM
Il vantaggio principale di un motore asincrono con collettori rotanti è la coppia più elevata nell’intervallo di velocità inferiore e la minore corrente di avviamento. Tuttavia, i costi aggiuntivi per i collettori rotanti e per la produzione del rotore con gli avvolgimenti sono considerevoli. Pertanto, il rotore ad anello scorrevole è oggi utilizzato solo per motori elettrici molto grandi, dove un convertitore sarebbe troppo costoso.
Gabbia di cortocircuito ASM senza inverter
Il vantaggio principale di un motore a gabbia di scoiattolo è il basso costo di produzione del rotore rispetto a un motore sincrono a magneti permanenti (PMSM). Il motore asincrono è molto resistente alle alte temperature. Non è necessario preoccuparsi di smagnetizzare i magneti, come nel caso di un PMSM. Lo svantaggio principale è la bassa coppia di avviamento e la scarsa efficienza se non si utilizza un inverter.
Gabbia di cortocircuito ASM con inverter
Con un inverter, il motore asincrono può raggiungere un’efficienza altrettanto elevata di un PMSM a velocità elevate. Anche la potenza di picco e la coppia di picco sono molto buone, poiché non è necessario preoccuparsi di smagnetizzare i magneti. La potenza continua può essere un problema se il calore generato nel rotore non può essere adeguatamente dissipato.