Dubbi funzionamento motore asincrono

[Vexx23]

Salve a tutti, mi affido al sapere lodevole e consolidato degli utenti di questo forum nella speranza di chiarire finalmente alcuni dubbi di macchine elettriche davvero assillanti, nati da una carente presentazione degli argomenti in aula e dalla mancanza di un testo di riferimento come si deve.
Probabilmente la risposta a questi quesiti è banale o scontata, questo aspetto è già stato tenuto in considerazione , ma quando un argomento così solido viene presentato in modo discontinuo è abbastanza naturale sviluppare tutta una serie di ridicoli ostacoli teorici.
Allora, venendo al dunque, la macchina asincrona ci è stata presentata inizialmente senza nessun accenno alla struttura concreta del rotore (caratteristiche costruttive e fenomeni fisici legati a come è fatto nello specifico), quindi arrivati al punto in cui si comincia ad analizzare effettivamente il rotore come un elemento concreto spuntano i problemi, nello specifico:

-non mi è ben chiaro il concetto di 'flusso disperso' e della relativa induttanza/reattanza nel caso degli avvolgimenti di rotore, so cos'è il flusso disperso e capisco in che modo si tiene conto di questo fenomeno nel trasformatore ad esempio, o se vogliamo negli avvolgimenti di statore che producono il campo (o come erroneamente a volte sento, 'flusso') rotante: linee di campo magnetico che si chiudono senza riuscire ad attraversare l'altra spira e produrre cosi flusso concatenato 'utile' (nel senso della produzione di forza elettromotrice in quell'altra spira). Nel caso del rotore avvolto (o ancora peggio nel caso del rotore a gabbia di scoiattolo) non riesco a visualizzare questo flusso disperso, capisco che è legato al campo magnetico che le correnti, circolando negli avvolgimenti (o, nelle barre) generano attorno ad esse ma non arrivo al punto chiave per cui questo campo si 'disperde' attorno ai conduttore e non riesce a concatenare qualcos'altro;

-non colgo l'equivalenza diciamo così 'funzionale' tra i due tipi di rotore, avvolto e a gabbia. Capisco come viene prodotta la coppia negli avvolgimenti del rotore quando sottoposti al campo rotante, nella variante avvolta, ma per esempio mi sfugge il motivo per cui il sistema di avvolgimenti del rotore dovrebbe essere trifase piuttosto che di altro tipo, visto che il professore non ha mancato di sottolineare che il numero di fasi del rotore è arbitrario e non deriva da vincoli dello statore. Per questo motivo proprio non digerisco la sostituzione per magia con la variante a gabbia di scoiattolo, qualunque testo (in inglese) consultato si limita a dire che la stessa analisi del rotore avvolto 'vale' per la gabbia senza soffermarsi più di tanto nel vero motivo per cui si può considerare solamente una coppia di barre (agli antipodi del rotore) per volta, proprio come fosse una semplice enorme spira senza tener conto che la corrente che scorre in una barra è dovuta alle interazioni elettromagnetiche di tutte le possibili spire che hanno quella barra come 'lato' e le altre barre ad una ad una come altro lato (anche se mi rendo conto che tutte le altre spire producono contributi a due a due simmetrici, quindi complessivamente dovrebbe venir fuori un coefficiente di correzione dato da seno o coseno di certi angoli, sottomultipli dell'angolo giro, ottenuti dividendolo per il numero di barre);

-come appendice al dubbio precedente, non capisco le affermazioni del mio professore che riporto brevemente traducendole in italiano: 'Le correnti circolano nelle barre in modo da creare un numero di poli pari a quello del sistema di avvolgimenti dello statore' e 'Il rotore avrà un numero di fasi pari al numero di barre, quindi se la gabbia ha 24 barre, ci saranno 24 fasi'; la prima affermazione in un certo senso mi sta bene, non la comprendo appieno però mi suona ragionevole, la seconda invece proprio mi è indigesta, avrei probabilmente capito di più che mi si dicesse che il numero di fasi è proporzionale o al massimo uguale alla metà del numero di barre, in modo che ogni 'spira' ideale si occupa di una fase.

Spero di non aver annoiato nessuno, attendo con ansia qualunque risposta, grazie a tutti in anticipo

[Vexx23]

Up

[blusol]

Il rotore a gabbia semplice ha un avvolgimento rotorico costituito da barre disposta una per ogni cava del pacco rotorico e collegate alle loro estremità da due anelli che le chiudono tutte in cortocircuito.
Questo tipo di rotore ha il vantaggio di poter funzionare con qualsiasi tipo di avvolgimento statorico e qualunque sia il numero di poli del campo rotante statorico, ciò perché questo tipo di rotore preso a sé non ha un numero di poli proprio, mentre quando è in funzione nelle sue barre si inducono delle correnti indotte che generano un campo rotante rotorico che assume sempre e spontaneamente lo stesso numero di poli del campo rotante statorico.
Questo avviene perché collegando allo statore la linea di alimentazione si genera un campo rotante statorico che taglia a velocità sincrona le barre della gabbia ferma, creando in ciascuna barra una f.e.m indotta. Di conseguenza lungo le barre circoleranno delle correnti indotte che richiudendosi attraverso gli anelli frontali genereranno a loro volta un campo rotante rotorico che ha lo stesso numero di poli del campo rotante statorica. e gira alla sua stessa velocità sincrona (n1). Questo per la legge di Lenz si oppone alla causa che l’ha generato, cioè reagisce al campo rotante statorico, dando così origine alla coppia motrice che mette in rotazione la gabbia e l’intero rotore nello stesso senso del campo rotante statorico, cercando di raggiungere la velocità di sincronismo.

Secondo me quanto scritto prima dovrebbe chiarire qualche dubbio, l'ho letto su internet ma rende l'idea.

Sul discorso del flusso disperso non capisco le tue perplessità se hai capito il flusso disperso nel trasformatore.
Non tutto il campo prodotto dalla statore si concatena con il rotore creando flusso disperso di statore, analogamente il campo prodotto dal rotore non si concatena tutto con lo statore producendo flusso disperso di rotore.

[Vexx23]

Innanzitutto ti ringrazio per avermi risposto.

Per quanto riguarda le barre della gabbia di scoiattolo, ho capito perché si crea un campo magnetico che, su tutta l'angolo giro, possiede lo stesso numero di poli del campo magnetico rotante prodotto dallo statore; suppongo che la legge dell'induzione elettromagnetica, almeno finché si è in zona lineare, dovrebbe essere applicata a tutte le possibili 'coppie' di barre di costituiscono una spira chiusa, per poter valutare che corrente scorre in una singola barra. A questo proposito, la mia perplessità nasce proprio nel cercare di capire quante fasi avrà il sistema di correnti che circola nelle barre della gabbia, mi rendo conto che non è particolarmente rilevante, però fa parte degli argomenti trattati e mi piacerebbe capirlo.
L'equivalenza tra i due rotori però è solo funzionale, non basta rimpiazzare un rotore avvolto con una qualunque gabbia per ottenere esattamente lo stesso comportamento elettrico, o sbaglio?

Invece per quanto riguarda il flusso credo di essermi spinto troppo in là ragionando in termini strettamente fisici e casuali, pensando alla trasmissione del campo magnetico da una spira che lo produce ad un'altra che reagisce, senza pensare che le due spire raggiungono un equilibrio magnetico che è descritto bene dai concetti di induttanza mutua e propria.