Inerzia del Carico e Scelta del Motore

Che motore di dovrebbe usare in un sistema di posizionamento ? Ecco alcune considerazioni sui vari tipi di motore e sulla loro scelta

Il fatto che la velocità di un motore a induzione può essere variata non è abbastanza per farne un ideale candidato per un sistema di posizionamento. Per esempio un motore a induzione può benissimo passare da una velocità di 300 giri al minuto ai 1800 giri al minuto ma nei sistemi di posizionamento viene richiesta la possibilità di avere sia una velocità di rotazione prossima allo zero che velocità superiori ai 1800 giri al minuto. Comunque i motori a induzione sono ideali in applicazioni quali ventole e pompe a motivo del loro costo ridotto, della facilità di uso, dell'alta affidabilità e dell'assenza di vibrazioni. Supportano l'inversione di marcia e possono essere gestiti per via elettronica.

Quanto detto comunque non li squalifica completamente dall'essere usati nei sistemi di posizionamento: infatti possiamo ottenere un motore vettoriale collegando opportunamente un encoder ad un motore a induzione. Così facendo possiamo operare al di sotto dei 300 giri al minuto visti sempre con lo stesso livello di coppia motrice e al tempo stesso raggiungere velocità di rotazione tre volte superiori rispetto a quella di base lavorando nel modo a potenza costante. Inoltre possono essere aggiunti controlli per impartire una certa desiderata accelerazione o decelerazione. Un tipico motore vettoriale con la potenza di 0,75 kw ( 1 CV o HP ) e un momento d'inerzia rotore pari a 58,76 kg/cm può arrivare ad una velocità di 1800 giri al minuto in meno di mezzo secondo.

Quando sono richiesti una maggiore velocità ed accelerazione di quelle offerte da un motore ad induzione allora si opta per un servomotore. I servomotori hanno un accelerazione maggiore perchè hanno un diametro più piccolo e una minore inerzia: un servomotore a corrente continua può avere un'accelerazione di tre o quattro volte superiore rispetto a quella di un motore a induzione e può raggiungere una velocità di 6.000 giri al minuto. Un motore di tipo brushless cioè senza spazzole può superare una velocità di 10.000 giri al minuto e può avere un accelerazione da dieci a trenta volte superiore rispetto a quella di un motore a induzione. I motori di tipo brushless sono disponibili per potenze inferiori o uguali agli 11 kw mentre al di sopra di queste si deve usare un servomotore a induzione in corrente alternata la cui potenza può arrivare fino ai 45 KW. Un servomotore a induzione in corrente alternata di 7,5 KW può avere un accelerazione fino a quattro volte superiore rispetto ad un motore a induzione di tipo comune questo dovuto al fatto delle dimensioni ridotte del rotore.

Un più basso rapporto tra l'inerzia del carico e quella del motore migliora i tempi di risposta, riduce la risonanza meccanica e minimizza la dissipazione di potenza: tale rapporto dovrebbe essere inferiore a dieci per evitare oscillazioni e tempi di risposta più lunghi, a questi inconvenienti si può ovviare usando motori più grandi e rapporti più favorevoli.

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