Motori elettrici a 3000 giri/min

I motori elettrici a 3000 giri/min sono motori asincroni trifase con avvolgimento statorico a 2 poli, cioè con una sola coppia polare. Su una rete a 50 Hz il campo magnetico rotante compie 3000 giri al minuto, mentre l'albero sotto carico resta leggermente al di sotto di questo valore. In questo gruppo HEM Motor offre modelli con potenze da 0,25 kW a 355 kW. Tutti hanno grado di protezione IP55 e classe di isolamento F e sono a listino in forma costruttiva standard B3 con piedi. Essendo i più veloci dei tre gruppi di velocità, a parità di potenza erogano la coppia più bassa; per questo la scelta parte spesso da una domanda: la macchina richiede velocità o forza?

Una sola coppia polare: il campo rotante più veloce ottenibile dalla rete

Nel motore asincrono il primo fattore che determina la velocità dell'albero è il numero di poli. Più poli crea l'avvolgimento, meno strada percorre il campo rotante in un periodo elettrico. Con un avvolgimento a due poli il campo compie un giro completo a ogni periodo. La formula è 120 × frequenza / numero di poli: 120 × 50 / 2 = 3000 giri/min di velocità di sincronismo. Con quattro poli il valore si dimezza, con sei poli scende a un terzo.

In pratica significa che, sulla stessa rete e senza pulegge o ingranaggi, questo gruppo offre la velocità più alta ottenibile da un motore asincrono. Se serve una velocità dell'albero superiore, entrano in gioco il rapporto delle pulegge o un inverter. Se serve una velocità inferiore, di norma si valuta un riduttore oppure un motore con più poli. Se è previsto il funzionamento con inverter, consulti anche le note della pagina motori elettrici compatibili con inverter.

Perché la targa non riporta esattamente 3000? Velocità di sincronismo e velocità nominale

3000 giri/min è la velocità del campo; il rotore non la raggiunge mai del tutto. Perché nelle barre rotoriche si generi corrente serve una piccola differenza di velocità tra campo e rotore. Questa differenza si chiama scorrimento e la sua entità dipende dal carico. A vuoto l'albero si avvicina molto al valore di sincronismo; caricato alla potenza di targa scende alla velocità nominale.

A catalogo, i valori nominali dei modelli di questo gruppo sono compresi tra 2730 e 2982 giri/min. Nelle grandezze piccole lo scorrimento è relativamente elevato: il 63M2-2 da 0,25 kW gira a 2730 giri/min a carico nominale. Con l'aumentare della potenza la differenza si riduce; per il 315L1-2 da 160 kW il valore indicato è 2980 giri/min. Nei modelli con carcassa in alluminio l'intervallo è 2730–2945 giri/min, in quelli con carcassa in ghisa 2750–2982 giri/min.

Per i modelli in ghisa da 185 kW e 355 kW il listino non riporta la velocità nominale; per questi due modelli il valore viene confermato in fase di offerta. Nei calcoli lato macchina usi la velocità nominale indicata sulla targa del modello scelto, non il numero 3000. Nel calcolo del diametro della puleggia, della portata della pompa o della velocità di taglio questa piccola differenza può cambiare il risultato. Lo stesso fenomeno per i motori a quattro poli è spiegato a parte nella domanda sui giri reali.

Materiale della carcassa, grandezze IEC e tensioni disponibili

Il gruppo comprende due materiali di carcassa: alluminio e ghisa. Per ogni potenza da 0,55 a 11 kW lo stesso codice modello è disponibile in entrambi i materiali; le potenze oltre 11 kW sono fornite solo con carcassa in ghisa.

Un dettaglio distintivo di questo gruppo è la grandezza 63M. Tra i tre gruppi di velocità HEM, la 63M esiste solo nella versione a due poli, con il modello in alluminio 63M2-2 da 0,25 kW. Per piccoli ventilatori, piccole pompe o azionamenti di apparecchiature con spazio di montaggio ridotto, di solito è il primo modello da considerare.

La tensione di avvolgimento si divide in due fasce secondo la potenza: fino a 3 kW 230/400 V (Δ/Y), da 4 kW in su 400/690 V (Δ/Y). Su una rete a 400 V i motori della prima fascia si collegano a stella, quelli della seconda a triangolo. Se si prevede l'avviamento stella-triangolo, l'avvolgimento deve funzionare a triangolo a 400 V; i modelli da 4 kW in su di questo gruppo hanno questa configurazione. Tutte le opzioni per materiale di carcassa sono raccolte nelle categorie motori elettrici con carcassa in alluminio e motori elettrici con carcassa in ghisa.

Esempi da diversi punti della gamma di potenza

I modelli seguenti sono ordinati dal più piccolo al più grande e rappresentano diversi punti della gamma. I valori sono quelli nominali di catalogo. Il prezzo aggiornato compare nella scheda e nella pagina prodotto di ciascun modello.

• 63M2-2: 0,25 kW, carcassa in alluminio, 2730 giri/min nominali, coppia 0,87 Nm
• 90L-2: 2,2 kW, carcassa in alluminio, 2895 giri/min nominali, coppia 7,26 Nm
• 132S2-2: 7,5 kW, carcassa in ghisa, 2930 giri/min nominali, coppia 24,4 Nm
• 160M2-2: 15 kW, carcassa in ghisa, 2945 giri/min nominali, coppia 48,6 Nm
• 200L2-2: 37 kW, carcassa in ghisa, 2960 giri/min nominali, coppia 119,4 Nm
• 280S-2: 75 kW, carcassa in ghisa, 2975 giri/min nominali, coppia 240,8 Nm

La grandezza 132S comprende sia un modello da 5,5 kW (132S1-2) sia uno da 7,5 kW (132S2-2). Poiché lo stesso codice di grandezza può corrispondere a potenze diverse, l'ordine va sempre fatto con il codice modello completo. Per vedere tutti i gradini di potenza in un'unica tabella, Le sarà utile la mappa dei modelli trifase.

2, 4 e 6 poli alla stessa potenza in kW: come cambia la coppia?

A potenza costante la coppia è inversamente proporzionale alla velocità. Vale approssimativamente la relazione T (Nm) ≈ 9550 × P (kW) / n. Per questo il motore a due poli, che ha la velocità più alta, a parità di potenza di targa applica all'albero la forza minore. Due esempi con dati reali:

• A 4 kW: il modello 112M-2 eroga 13,1 Nm a 2905 giri/min; il 112M-4 26,3 Nm a 1450 giri/min; il 132M1-6 39,5 Nm a 968 giri/min. Qui i modelli a due e a quattro poli condividono la stessa grandezza 112M, ma la coppia di quello a quattro poli è quasi doppia.
• A 37 kW: il modello 200L2-2 eroga 119,4 Nm; il 225S-4 237,9 Nm; il 250M-6 358,7 Nm. A questa potenza il modello a due poli ha la grandezza più piccola.

In altre parole, a parità di potenza il motore a due poli rientra spesso in una grandezza più piccola o uguale; in cambio la sua coppia è bassa. Se la Sua macchina richiede un albero più lento e più forte, confronti i modelli delle pagine motori elettrici a 1500 giri/min oppure motori elettrici a 1000 giri/min. Gli effetti generali della scelta del numero di poli sono illustrati nella domanda cosa cambia scegliere un motore a 2, 4 o 6 poli alla stessa potenza?, mentre i valori di coppia per potenza e velocità sono riportati nella tabella delle coppie dei motori elettrici.

L'alta velocità non si adatta a ogni carico: verifichi prima la coppia resistente

Anche quando la potenza del motore sembra sufficiente, ciò di cui la macchina ha davvero bisogno può essere la coppia. Con carichi ad avviamento gravoso o che richiedono molta forza a bassa velocità (come un nastro trasportatore carico, un miscelatore per materiali densi, un frantoio o un sistema di sollevamento), il motore a due poli, erogando meno coppia a parità di kW, richiede un riduttore con rapporto elevato oppure può risultare inadatto. Se in avviamento il carico richiede più coppia di quella che il motore può fornire, il motore non raggiunge la propria velocità, la corrente resta a lungo elevata e interviene la protezione.

Quando la velocità viene ridotta con un riduttore, la coppia in uscita aumenta in proporzione al rapporto (perdite escluse). Tuttavia, per ottenere la stessa velocità in uscita, con un motore a due poli si sceglie un rapporto maggiore. L'effetto della sostituzione del motore su un riduttore esistente sulla velocità in uscita è spiegato con un esempio nella domanda che velocità in uscita ottengo montando un motore a 1000 giri/min sullo stesso riduttore?; la logica vale anche per i due poli.

Ad alta velocità anche i dettagli meccanici sono più delicati. L'equilibratura del giunto, della puleggia o della girante del ventilatore collegati all'albero, la lubrificazione dei cuscinetti e il supporto, la rumorosità in esercizio vanno trattati con più attenzione rispetto a un motore a bassa velocità. Nelle trasmissioni a cinghia e puleggia vanno inoltre verificati il diametro della puleggia e il carico che la tensione della cinghia scarica sull'estremità dell'albero. I valori limite dipendono dal montaggio e dalla macchina azionata, perciò qui non si indicano valori numerici; in caso di dubbio ci descriva la Sua applicazione.

Applicazioni in cui si considera solitamente questo gruppo di velocità

Di seguito le applicazioni in cui il motore a due poli viene valutato con frequenza. Il nome della macchina da solo non ne attesta l'idoneità; la scelta definitiva dipende dal carico, dalla velocità richiesta, dalla trasmissione (giunto, cinghia e puleggia, riduttore) e dalle condizioni di esercizio.

• Pompe centrifughe accoppiate direttamente con giunto, autoclavi e pompe di circolazione
• Alcuni tipi di ventilatori e soffianti che richiedono un'elevata velocità periferica
• Macchine utensili ad alta velocità di taglio, come seghe circolari, smerigliatrici e levigatrici
• Azionamenti a bassa coppia di spunto in cui la velocità viene mantenuta o aumentata tramite puleggia

Nella pompa centrifuga girante e curva della pompa sono progettate per una determinata velocità. Collegare un motore a due poli a una pompa scelta per un motore a quattro poli aumenta portata e pressione, e anche la potenza assorbita dalla pompa cresce rapidamente con la velocità; il motore può andare in sovraccarico. Per i ventilatori la situazione è simile. Prima di qualsiasi modifica vanno quindi consultati i dati del costruttore della pompa o del ventilatore.

Verifica delle quote di montaggio e della compatibilità elettrica

Nella sostituzione di un vecchio motore, la corrispondenza della grandezza IEC è solo il punto di partenza. Vanno confrontati uno per uno i seguenti aspetti:

• Forma costruttiva: B3 con piedi, flangia B5 o B14, B35 con piedi e flangia
• Diametro e lunghezza dell'albero, dimensioni della linguetta
• Interassi dei fori dei piedi e altezza d'asse
• Dimensioni della flangia (nelle esecuzioni flangiate)
• Collegamento dell'avvolgimento (Δ/Y), tensione di targa e rete dell'impianto

Il prezzo di listino si riferisce alla forma costruttiva standard B3 con piedi. Una forma diversa (B5, B14, B35) può modificare il prezzo e viene confermata in fase d'ordine. Per le esecuzioni flangiate può consultare le pagine motori con flangia B5 e B14 e motori con piedi e flangia B34 e B35. Cosa indica la grandezza e come si ricava la quota dell'albero è spiegato nella domanda sulla grandezza. Nella sostituzione ciò che accelera il lavoro sono le foto: fotografi la targa del motore da smontare e i ponticelli della morsettiera e ce le invii via WhatsApp; da queste immagini verifichiamo la compatibilità di quote e collegamenti.

Cosa tenere pronto quando richiede un'offerta

• Potenza richiesta (kW) e conferma che serve un motore a due poli
• Forma costruttiva (B3, B5, B14, B35)
• Tensione di rete e tipo di collegamento
• Materiale della carcassa preferito (alluminio o ghisa)
• Quantità
• In caso di sostituzione, foto della targa del vecchio motore

Vendite e offerte avvengono tramite WhatsApp e telefono. Il flusso generale delle fasi di acquisto è riassunto nella categoria acquista motori elettrici.

Domande frequenti

A quanti giri gira davvero un motore da 3000 giri/min?

3000 giri/min è la velocità di sincronismo. Sotto carico, a causa dello scorrimento, l'albero gira più lentamente; le velocità nominali dei modelli di questo gruppo sono comprese tra 2730 e 2982 giri/min. Il valore esatto di ogni modello è indicato nei suoi dati tecnici.

Qual è il motore più piccolo di questo gruppo?

È il modello 63M2-2 da 0,25 kW con carcassa in alluminio. Tra i gruppi di velocità HEM la grandezza 63M esiste solo nella versione a due poli; per questo viene richiesta spesso per spazi di montaggio ridotti.

Posso collegare un motore a due poli al posto di uno a quattro poli?

Anche se le quote corrispondono, la macchina girerà a una velocità circa doppia e, a parità di potenza, la coppia scenderà quasi alla metà. In un sistema con pompa, ventilatore o riduttore questa modifica può sovraccaricare la macchina. Verifichi prima la velocità richiesta dalla macchina e la coppia resistente.

Perché a parità di potenza un motore a due poli eroga meno coppia?

La potenza dipende dal prodotto di coppia e velocità. Se la velocità è alta, la coppia necessaria per erogare la stessa potenza diminuisce. Per esempio, a 4 kW il modello 112M-2 eroga 13,1 Nm, il 112M-4 26,3 Nm.

Un motore da 3000 giri/min si può usare con inverter?

Dipende dall'applicazione. Nelle pompe e nei ventilatori che richiedono la regolazione della velocità l'inverter è molto usato; tuttavia campo di funzionamento, raffreddamento e limiti meccanici vanno valutati insieme al carico. Se ci invia la Sua applicazione via WhatsApp, definiremo insieme il modello adatto.