I motori elettrici rappresentano un elemento fondamentale nei sistemi industriali moderni. In particolare, i motori elettrici a corrente alternata (AC) si differenziano tra due categorie: sincroni e asincroni. Che si tratti di macchinari complessi o di impianti automatizzati, la scelta tra motore sincrono e motore asincrono incide in modo diretto su efficienza, affidabilità e costi operativi.

Comprendere nel dettaglio il funzionamento, i vantaggi e le applicazioni di entrambe le soluzioni consente alle aziende di compiere scelte più consapevoli, ottimizzando al meglio le proprie risorse e la produttività.

Cos’è un motore sincrono

Il motore sincrono è così chiamato perché la velocità di rotazione del rotore è la stessa di quella del campo magnetico generato dallo statore. In altre parole, non c’è differenza tra le due velocità, e quindi non esiste alcuno scorrimento.

Esistono diverse tipologie di motore sincrono: ciascuna presenta caratteristiche specifiche adatte determinati contesti applicativi.

Motore sincrono a magneti permanenti: è tra i più diffusi nei sistemi ad alta efficienza. Utilizza magneti permanenti fissati sul rotore per generare il campo magnetico, eliminando la necessità di eccitazione esterna. Questa caratteristica lo rende più compatto e con minori perdite energetiche, risulta quindi ideale per applicazioni nell’automazione industriale o nei sistemi HVAC evoluti.

Motore sincrono autoeccitato: il campo magnetico rotante viene generato tramite un sistema di eccitazione separato (spesso con anelli collettori e spazzole), alimentando gli avvolgimenti sul rotore. Una soluzione che consente un controllo più preciso della reattanza e del fattore di potenza, risultando utile nei grandi impianti industriali o nella generazione elettrica.

Motore sincrono a riluttanza commutata: utilizza la variazione della riluttanza magnetica per generare la coppia. È privo di avvolgimenti o magneti sul rotore e richiede un controllo elettronico dedicato per gestire la commutazione. Si tratta di una tecnologia particolarmente resistente, semplice e adatta ad applicazioni in cui vi sia la necessità di contenere i costi dei materiali e ridurre la manutenzione. Questa soluzione consente inoltre un controllo più preciso della reattanza e del fattore di potenza.

Motore sincrono a riluttanza variabile: simile al motore a riluttanza commutata, ma privo di commutazione attiva. Pur non richiedendo magneti o avvolgimenti sul rotore, offre un buon compromesso tra semplicità, efficienza e prestazioni, soprattutto se gestito tramite inverter. Viene utilizzato in particolare nei sistemi industriali moderni a velocità variabile.

Motore sincrono brushless AC (BLAC): è una variante evoluta del motore a magneti permanenti, progettato per funzionare con alimentazione sinusoidale tramite inverter. Garantisce elevata efficienza e precisione, ed è perfetto in applicazioni che richiedono un controllo accurato e assenza di manutenzione, come robotica, HVAC, ascensori e attuatori automatici.

Principio di funzionamento

Si tratta di un tipo di funzionamento che si ottiene grazie a rotori dotati di magneti permanenti oppure attraverso sistemi di eccitazione separata, come avvolgimenti alimentati tramite anelli collettori. Tale meccanismo consente di ottenere una rotazione stabile e costante, perfettamente sincronizzata con la rete di alimentazione. È proprio questa caratteristica a renderlo ideale per applicazioni ad alta precisione, in cui anche minime variazioni di velocità potrebbero compromettere la qualità del processo.

Applicazioni tipiche

I motori sincroni trovano impiego in una vasta gamma di applicazioni in cui è richiesta una velocità costante e un controllo estremamente accurato del moto:

• macchine utensili e centri di lavoro CNC
• pompe e compressori per impianti ad alte prestazioni
• sistemi di ventilazione e trattamento aria
• linee di produzione nel settore tessile
• macchine per l’edilizia e lavorazione della pietra
• automazione e movimentazione interna

Vantaggi e svantaggi dei motori sincroni

Comprendere pro e contro dei motori sincroni è essenziale per valutarne la reale efficacia nel proprio contesto produttivo. Come ogni soluzione tecnica, anche questa tecnologia presenta punti di forza e limiti da considerare attentamente in fase di scelta.

Vantaggi

• Velocità costante, indipendente dal carico, ideale per processi sensibili che richiedono uniformità nella produzione e nei cicli operativi.
• Alta efficienza energetica, soprattutto ai carichi parziali, con conseguente riduzione dei consumi e impatto ambientale contenuto.
• Miglioramento del fattore di potenza dell’impianto, contribuendo a una gestione più stabile ed efficiente della rete elettrica.
• Coppia elevata disponibile anche a basse velocità, perfetta per applicazioni che richiedono forza motrice immediata sin dall’avvio.
• Precisione di funzionamento nei cicli produttivi automatizzati, riducendo gli scarti e migliorando la qualità finale del prodotto.
• Maggiore controllo sui parametri operativi, grazie alla possibilità di integrare soluzioni elettroniche avanzate.

Svantaggi

• Necessità di un sistema di controllo complesso, che può richiedere componenti aggiuntivi e competenze tecniche specifiche.
• Avviamento tecnico, spesso mediato da inverter o dispositivi dedicati, che può aumentare il tempo di messa in servizio.
• Costo iniziale superiore rispetto ai motori asincroni, dovuto sia alla componentistica che alle modalità di installazione.
• Maggiore complessità di manutenzione, in particolare lato elettronico, con necessità di tecnici specializzati.
• Minore flessibilità in condizioni di carico molto variabile, che può richiedere ulteriori adattamenti nel sistema.

Tecniche di avviamento dei motori sincroni

Avviare un motore sincrono richiede particolare attenzione e competenze tecniche, poiché questa tipologia non è in grado di procedere autonomamente. Per portarlo alla velocità necessaria al funzionamento sincrono, è quindi fondamentale prevedere l’impiego di sistemi ausiliari o strategie specifiche di avviamento.

Ecco le principali:

Avviamento a gabbia di scoiattolo

Comporta l’integrazione di una gabbia nel rotore, che consente al motore di avviarsi inizialmente come un motore asincrono. Raggiunta una determinata velocità, interviene il sistema di eccitazione che porta il motore in sincronismo. Questa tecnica è apprezzata per la sua semplicità costruttiva e per la possibilità di evitare componenti elettronici complessi.

Avviamento con motore ausiliario

Utilizza un motore secondario, generalmente più piccolo, per accelerare il rotore fino alla velocità di sincronismo. Una volta raggiunta, il motore sincrono viene collegato alla rete e il motore ausiliario viene disinserito. È una soluzione indicata in contesti dove l’avviamento deve essere eseguito senza stressare la rete principale.

Avviamento con convertitore di frequenza

L’opzione più moderna e precisa. Il convertitore (inverter) regola la frequenza della corrente alternata fornita al motore, consentendo un aumento graduale della velocità. Questo tipo di avviamento offre il massimo controllo su corrente, coppia e accelerazione, migliorando notevolmente l’efficienza energetica e la protezione dell’impianto.

Avviamento a tensione ridotta

Sistema meno utilizzato ma ancora valido in alcune applicazioni, consente di ridurre temporaneamente la tensione all’avvio, limitando le correnti di spunto. Viene adottato in assenza di inverter, quando si desidera un avviamento più dolce rispetto al collegamento diretto alla rete.

Cos’è un motore asincrono

Il motore asincrono, noto anche come motore a induzione, è una soluzione particolarmente diffusa e affidabile nel panorama dell’automazione industriale. Il nome deriva dal fatto che la velocità del rotore è inferiore a quella del campo magnetico rotante generato dallo statore: una condizione, chiamata “slip”, necessaria alla produzione di coppia motrice. Grazie alla semplicità costruttiva, alla resistenza e al costo contenuto, è la scelta ideale per una vasta gamma di applicazioni, sia in ambienti gravosi che in impianti di utilizzo continuo.

Queste sono le principali tipologie di motore asincrono, con caratteristiche costruttive e funzionali specifiche, pensate per rispondere a differenti esigenze industriali.

Motore asincrono a gabbia di scoiattolo: è il tipo più comune. Il rotore è composto da sbarre conduttrici cortocircuitate da due anelli laterali, che formano appunto una “gabbia”. È apprezzato per la sua semplicità costruttiva, l’elevata affidabilità, i costi contenuti e la scarsa necessità di manutenzione. Ideale per la maggior parte delle applicazioni industriali standard.

Motore asincrono a rotore avvolto (o a collettori): presenta un rotore con avvolgimenti collegati a resistenze esterne tramite anelli collettori e spazzole. Questo consente di regolare la coppia e la corrente di spunto in fase di avviamento, rendendolo adatto a impieghi gravosi o con carichi elevati al momento della partenza.

Motore asincrono monofase: utilizzato prevalentemente in ambito civile o per piccole macchine industriali in cui l’alimentazione trifase non è disponibile. Richiede l’uso di un condensatore per creare un campo rotante e può essere dotato di avvolgimento ausiliario o di avviamento per migliorare la coppia iniziale.

Motore asincrono autofrenante: dotato di freno elettromeccanico integrato, è utilizzato dove è necessario un arresto rapido del motore o il mantenimento della posizione in assenza di alimentazione, come nei sistemi di sollevamento o nelle linee automatizzate.

Motore asincrono con servoventilazione: è un motore standard equipaggiato con una ventola indipendente alimentata separatamente, che garantisce il raffreddamento anche a basse velocità, utile per applicazioni con inverter e funzionamento prolungato a carichi ridotti.

Principio di funzionamento

Il campo magnetico dello statore induce una corrente nel rotore, che a sua volta genera il proprio e si mette in rotazione. Si tratta di un sistema che consente di ottenere elevate prestazioni con un impatto minimo sulla manutenzione e una buona efficienza generale.

Grazie a queste caratteristiche, i motori asincroni rappresentano oggi la tecnologia più diffusa e collaudata per un’ampia varietà di applicazioni industriali, sia generiche che specializzate.

Applicazioni tipiche

I motori asincroni sono la scelta ideale in tutti i contesti in cui si privilegiano resistenza, semplicità e affidabilità. Grazie alla versatilità che li caratterizza, si adattano facilmente a molte esigenze operative, anche in ambienti gravosi o dove è richiesta una continuità di servizio prolungata:

• sistemi di ventilazione e climatizzazione, sia civili che industriali
• pompe industriali per acqua, liquidi ad alta viscosità e fanghi
• nastri trasportatori, rulliere e linee di assemblaggio automatizzate
• centrali oleodinamiche e impianti ad alta pressione
• impianti di riciclaggio, separazione e trattamento materiali
• applicazioni nel settore alimentare, molitorio, packaging e imbottigliamento

Vantaggi e svantaggi dei motori asincroni

Anche nel caso dei motori asincroni, conoscere vantaggi e limiti operativi è essenziale per compiere scelte mirate in fase progettuale o di revamping impiantistico. Pur rappresentando una delle soluzioni più diffuse a livello industriale, non è per questo priva di elementi da valutare attentamente.

Vantaggi

• Architettura semplice, che garantisce una costruzione robusta e intuitiva, e costi più contenuti rispetto ad altre tipologie di motori presenti sul mercato, rendendoli accessibili per una vasta gamma di applicazioni industriali.
• Bassa manutenzione grazie alla ridotta presenza di componenti soggetti a usura, e lunga durata operativa anche in condizioni difficili o ambienti industriali gravosi, come quelli con elevata polverosità o umidità.
• Alta disponibilità sul mercato, grazie alla diffusione capillare della tecnologia, e facilità di installazione e sostituzione, fattori che ne semplificano l’integrazione anche in impianti già esistenti.
• Possibilità di essere alimentati sia direttamente che tramite inverter, offrendo così una maggiore flessibilità nella gestione della velocità e del controllo in fase di avviamento e durante il funzionamento.
• Affidabilità elevata anche in presenza di fluttuazioni di carico o ambienti industriali complessi, che consente un funzionamento continuo con ridotti rischi di interruzione.

Svantaggi

• Efficienza leggermente inferiore rispetto ai motori sincroni, soprattutto ai carichi parziali, con un possibile impatto negativo sulla gestione energetica a lungo termine.
• Velocità influenzata dal carico applicato a causa dello scorrimento intrinseco del rotore, che rende meno stabile la velocità di rotazione rispetto a un motore sincrono.
• Controllo meno preciso rispetto ai sincroni in applicazioni dinamiche che richiedono variazioni rapide di velocità, come nel caso di impianti automatizzati complessi o processi ciclici ad alta frequenza.
• Maggiore consumo energetico nel tempo se impiegati in impianti che richiedono regolazioni continue della velocità, specialmente se non abbinati a sistemi di controllo elettronico avanzato come inverter o soft starter.

Tecniche di avviamento dei motori asincroni

Esistono diverse soluzioni per avviare un motore asincrono, selezionate in base alla potenza, alla rete disponibile e alle esigenze dell’applicazione.

Avviamento diretto

Il metodo più semplice e comunemente adottato. Il motore viene collegato direttamente alla rete elettrica e inizia immediatamente la sua rotazione. Un approccio indicato soprattutto per motori di piccola e media potenza, in quanto l’assorbimento di corrente in fase di avvio è elevato e potrebbe risultare critico per potenze maggiori o reti non adeguatamente dimensionate. È una soluzione rapida e conveniente in impianti standard.

Avviamento a tensione ridotta

Tecnica che prevede l’impiego di autotrasformatori o dispositivi soft-starter per ridurre la tensione all’avvio, limitando così la corrente di spunto. In questo modo si protegge l’impianto elettrico da sbalzi di assorbimento e si riducono le sollecitazioni meccaniche sul motore e sul sistema accoppiato. È adatto a impianti con carichi sensibili o reti con limiti di assorbimento.

Avviamento con avvolgimenti statorici

Consente un controllo più progressivo e sicuro dell’avvio, grazie all’inserimento temporaneo di induttanze negli avvolgimenti dello statore, che riducono la corrente iniziale e rendono l’accelerazione del motore più graduale, migliorando la stabilità del sistema. È una tecnica meno diffusa, ma utile in ambienti industriali con specifici requisiti di avviamento controllato.

Avviamento con resistenze statoriche

Simile alla tecnica con avvolgimenti, con la differenza che utilizza resistenze temporaneamente collegate allo statore in grado di limitare la corrente di spunto. In seguito, le resistenze possono essere rimosse gradualmente man mano che il motore raggiunge la velocità operativa. È una modalità utile in contesti in cui si desideri contenere l’impatto dell’avvio senza l’uso di componenti elettronici.

Avviamento con trasformatore a tensione ridotta

Soluzione classica per motori di grande potenza. Consente di abbassare temporaneamente la tensione di alimentazione tramite un trasformatore dedicato, garantendo un avviamento più dolce e riducendo l’impatto sulla rete. È particolarmente usata in impianti datati o dove non sia possibile impiegare inverter o soft-starter.

Avviamento con inverter

La modalità più attuale e versatile. L’inverter regola la frequenza e la tensione della corrente in uscita, consentendo un avviamento dolce e completamente controllato. Inoltre, offre la possibilità di gestire velocità variabili, ottimizzare il rendimento energetico e proteggere l’intero sistema. È oggi la soluzione preferita in molti impianti evoluti per la flessibilità e affidabilità che garantisce.

Differenze principali tra motore sincrono e asincrono

Velocità di rotazione

• Motore sincrono: mantiene una velocità costante in funzione della frequenza della rete, indipendentemente dal carico. Una caratteristica, questa, che lo rende particolarmente adatto a sistemi in cui è richiesta precisione e uniformità di funzionamento, come nelle macchine CNC e nei processi sincronizzati.
  
  
• Motore asincrono: la velocità varia leggermente con il carico a causa dello slip. Tale comportamento può risultare meno preciso, ma è accettabile o addirittura vantaggioso in molte applicazioni industriali dove la stabilità assoluta non è prioritaria.

Efficienza energetica

• Motori sincroni: soprattutto a magneti permanenti, sono generalmente più efficienti grazie all’assenza di correnti di magnetizzazione e slip. Offrono rendimenti superiori anche ai carichi parziali, contribuendo alla riduzione complessiva dei consumi energetici.
  
  
• Motori asincroni: seppur affidabili e versatili, tendono ad avere un’efficienza leggermente inferiore, in particolare quando non operano al punto di carico ottimale.

Costi e manutenzione

• Motori asincroni risultano più economici sia all’acquisto che nella gestione ordinaria.
• Motori sincroni: anche se più costosi, garantiscono risparmi energetici e prestazioni migliori sul lungo periodo. Inoltre, la loro durata nel tempo tende ad essere elevata, soprattutto in applicazioni a carico costante.

Riepilogo delle differenze

Parametro	Motore sincrono	Motore asincrono
Velocità di rotazione	Costante	Dipende dal carico
Controllo di posizione	Preciso	Limitato
Efficienza	Alta	Media (migliora con inverter)
Costo iniziale	Più elevato	Più contenuto
Complessità	Alta	Bassa
Flessibilità	Media	Alta
Avviamento	Complesso	Semplice
Requisiti di manutenzione	Maggiori	Minori
Applicazioni ideali	CNC, robotica, precisione	Ventilatori, pompe, nastri

Quando scegliere un motore sincrono e quando uno asincrono

La scelta va effettuata in base al tipo di applicazione, ai requisiti di precisione, alle condizioni di funzionamento e agli obiettivi energetici dell’impianto. È quindi importante valutare con attenzione non solo le caratteristiche tecniche dei motori, ma anche le condizioni operative quotidiane e le aspettative di durata e rendimento sul lungo periodo.

Un’analisi preventiva consente di ottimizzare i costi complessivi e di scegliere il motore più adatto in funzione delle prestazioni richieste.

Per applicazioni ad alta precisione, con necessità di efficienza, stabilità e controllo spinto, la scelta più vantaggiosa è il motore sincrono, particolarmente indicato in contesti ad alto contenuto tecnologico, come automazione avanzata, movimentazione robotizzata, linee di assemblaggio ad alta complessità e lavorazioni CNC, dove anche minime variazioni di velocità possono influenzare la qualità del prodotto finale o l’intero processo.

Per impianti standard, dove si punta a semplicità, resistenza e convenienza, la scelta cade facilmente sul motore asincrono, ideale per impieghi generici, continui o gravosi, come ventilazione, pompaggio, trasporto e movimentazione, in cui prioritarie sono l’affidabilità nel tempo, la facilità di gestione e l’accessibilità economica, sia in termini di acquisto che di manutenzione ordinaria.

I motori asincroni sono più affidabili?

In molti casi sì. Risultano infatti meno complessi, meno sensibili alle condizioni ambientali e meno soggetti a guasti legati all’elettronica di controllo. Grazie all’architettura robusta e alla minore dipendenza da componenti sofisticati, garantiscono inoltre un funzionamento costante e affidabile in contesti industriali difficili, in cui umidità, polveri o temperature elevate possono mettere a dura prova altri tipi di motori.

Questo li rende perfetti per impieghi continuativi, in ambienti anche severi, con esigenze di bassa manutenzione e alta disponibilità operativa.

I motori Elvem: soluzioni su misura per ogni applicazione

Scegliere il motore giusto non è solo una questione di potenza o dimensioni: significa valutare attentamente il tipo di applicazione, il contesto operativo, le prestazioni richieste e gli obiettivi di efficienza che si vogliono ottenere. Elvem affianca i propri clienti con un servizio di consulenza tecnica orientato alla scelta migliore tra motori sincroni e asincroni, aiutando a identificare la soluzione più adatta in termini di configurazione, optional e prestazioni.

Il catalogo Elvem comprende una gamma completa e modulabile di:

• Motori asincroni, trifase e monofase, con potenze da 0,09 kW a oltre 1000 kW, disponibili in esecuzioni in alluminio (serie 6T) e ghisa (serie 7T).
• Motori sincroni a magneti permanenti, realizzati nelle serie 6S4 (alluminio) e 7S4 (ghisa), con potenze da 0,37 kW a 400 kW, ideali per applicazioni ad alta efficienza energetica e precisione di controllo.

Entrambe le categorie possono essere personalizzate con un’ampia gamma di esecuzioni speciali: freni, encoder, servoventilazioni, sonde termiche, verniciature speciali, flange su misura e molto altro.

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