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View Full Version : Consiglio variatore velocita inverter


Giovannino
18-07-2006, 11:30
Buongiorno a tutti,
mi è stato chiesto da un collega un qualche accrocchio per variare la velocità di un motore elettrico 220V 1F.
Il collega ha già provato con un potenziometro, ottenendo scarsi risultati.
Al che gli ho consigliato di provare a vedere se con un inverter poteva ottenere qualcosa.
Siccome il mio collega ha provato a chiedere a un paio di negozi di elettronica e nessuno ha saputo dirgli nulla al riguardo, chiedo a voi del forum se sapete orientarmi verso un qualche negozio di Milano dove potersi procurare una soluzione completa per risolvere il problema (non da stare a farsi raddrizzatore scheda di potenza ponte diodi etc...).
Inoltre vi chiedo se si può incorrere in qualche problema col motorino elettrico variando la frequenza.

Grazie per ogni eventuale risposta.

carne
18-07-2006, 12:28
se è un asincrono come credo ha una sola velocità "standard" data dalla frequenza di rete. quindi per controllarne la velocità devi appunto controllare la frequenza di alimentazione. aumentando la tensione non vari la velocita, ma diminuisci lo scorrimento a pari coppia resistente.
se ti serve un motore del quale controllare la velocità secondo me la cosa migliore è un motore in corrente continua dove la velocità è proporzionale alla tensione di alimentazione e controllare la tensione è estremamente più economico e facile che controllare la frequenza.

Giovannino
18-07-2006, 12:41
se è un asincrono come credo ha una sola velocità "standard" data dalla frequenza di rete. quindi per controllarne la velocità devi appunto controllare la frequenza di alimentazione. aumentando la tensione non vari la velocita, ma diminuisci lo scorrimento a pari coppia resistente.
se ti serve un motore del quale controllare la velocità secondo me la cosa migliore è un motore in corrente continua dove la velocità è proporzionale alla tensione di alimentazione e controllare la tensione è estremamente più economico e facile che controllare la frequenza.

Ti ringrazio per la risposta e mi spiego meglio:

Il mio collega deve ridurre il numero di giri del motore, perché muove un ventilatore che ha troppa portata.
Quindi il motore è già esistente e installato, deve solo trovare il modo di variarne in maniera efficiente la velocità.
Per il discorso della variazione di frequenza avevo appunto pensato all'inverter, ma non trovo da nessuna parte (non sono propriamente del giro elettronico) dove poter comprare una soluzione in tal senso...

carne
18-07-2006, 13:09
Ti ringrazio per la risposta e mi spiego meglio:

Il mio collega deve ridurre il numero di giri del motore, perché muove un ventilatore che ha troppa portata.
Quindi il motore è già esistente e installato, deve solo trovare il modo di variarne in maniera efficiente la velocità.
Per il discorso della variazione di frequenza avevo appunto pensato all'inverter, ma non trovo da nessuna parte (non sono propriamente del giro elettronico) dove poter comprare una soluzione in tal senso...
un apparecchio che regola la frequenza ti costa di più di un ventilatore nuovo...

pietro84
18-07-2006, 13:16
Ti ringrazio per la risposta e mi spiego meglio:

Il mio collega deve ridurre il numero di giri del motore, perché muove un ventilatore che ha troppa portata.
Quindi il motore è già esistente e installato, deve solo trovare il modo di variarne in maniera efficiente la velocità.
Per il discorso della variazione di frequenza avevo appunto pensato all'inverter, ma non trovo da nessuna parte (non sono propriamente del giro elettronico) dove poter comprare una soluzione in tal senso...

ma è una motore in corrente continua o in corrente alternata?
se è un motore DC la cosa è semplice, basta diminuire la tensione di alimentazione del motore(a limite potrebbe bastare anche un semplice resistore), se è invece un motore AC si deve agire sull'inverter e credo sia più complicato.

pietro84
18-07-2006, 13:19
un apparecchio che regola la frequenza ti costa di più di un ventilatore nuovo...

ma il ventilatore usa un motore asincrono? io ci metterei un motorino DC se lo costruissi, con un semplice raddrizzatore, credo si più economico e più facile da controllare....
secondo me usano motorini DC, non ne sono sicuro perchè non ho mai aperto un ventilatore :D

xenom
18-07-2006, 13:21
Se è un ventilatore che va a 220 è sicuramente asincrono...
quoto carne, a parte la difficoltà di trovare un inverter con frequenza variabile, costerebbe pure un botto.

Se non erro l'unico modo per variare la frequenza "di rete" è: 220 AC --> DC bassa tensione --> oscillatore a frequenza variabile ---> inverter DC/AC bassa tensione/220 V.

Se un power inverter standard da 12DCV/220ACV da 100W costa più di 50 euro figuriamoci un aggeggio che varia la freq :asd:

spero di non aver scritto cazzate :D

ps: i ventilatori con le varie velocità contengono un selettore che "seleziona" quale avvolgimento usare nel motore... i motori asincroni dei ventilatori hanno vari avvolgimenti sul nucleo, a seconda di quante spire ci sono cambia la potenza e quindi il numero di giri... teoricamente potresti provare a modificare il numero di spire...
Sinceramente non ricordo se riducendo il num. di spire aumenti o diminuisci la potenza :asd: ma mi sa che l'aumenti

pietro84
18-07-2006, 13:49
ps: i ventilatori con le varie velocità contengono un selettore che "seleziona" quale avvolgimento usare nel motore... i motori asincroni dei ventilatori hanno vari avvolgimenti sul nucleo, a seconda di quante spire ci sono cambia la potenza e quindi il numero di giri... teoricamente potresti provare a modificare il numero di spire...
Sinceramente non ricordo se riducendo il num. di spire aumenti o diminuisci la potenza :asd: ma mi sa che l'aumenti

sei sicuro che il motore è asincrono?!
sì comunque può darsi che sia come hai detto tu, si seleziona il numero di coppie polari. aumentando il numero di poli aumenta la coppia e diminuisce la velocità, la potenza resta la stessa però se non ricordo male.
quindi se è così dovresti aggiungere altre spire :asd:

carne
18-07-2006, 13:52
ps: i ventilatori con le varie velocità contengono un selettore che "seleziona" quale avvolgimento usare nel motore... i motori asincroni dei ventilatori hanno vari avvolgimenti sul nucleo, a seconda di quante spire ci sono cambia la potenza e quindi il numero di giri... teoricamente potresti provare a modificare il numero di spire...
Sinceramente non ricordo se riducendo il num. di spire aumenti o diminuisci la potenza :asd: ma mi sa che l'aumenti
mmmhhh se aumenti le coppie poalri diminuisci la velocità cosi: (velocita/ coppie polari). non so come funzionano i selettori dei ventilatori però non si possono modificare con successo le coppie polari di un motore dato che gli avvolgimenti sono in sedi ricavate nel ferro. aumentare o diminuire il numero di spire scombussola solo il flusso non la velocità che è data dal campomagnetico rotante statorico che gira a frequenza di alimentazione.
cmq questi ragionamenti li sto facendo sul trifase che conosco bene, penso che per il monofase non cambi molto il concetto.
Se era in cc invece.. :sofico: :sofico: chi non ha mai provato a modificare i motorini delle mini4WD :D :D :D :D

xenom
18-07-2006, 13:56
già con il CC cambierebbe tutto :D
cmq ho smontato vari ventilatori e conosco bene il motore dei ventilatori... è sempre lo stesso... è praticamente un nucleo cubico di lamierini di ferro con un buco al centro dove passa il rotore... sul nucleo poi sono avvolti 3 o 4 avvolgimenti a seconda di quante velocità ha il ventilatore...

si non avevo pensato al fattore coppia/velocità, per cui la potenza dovrebbe rimanere costante... però cambiando il numero delle spire dovrebbe variare la velocità :mbe:

aumentare o diminuire il numero di spire scombussola solo il flusso non la velocità che è data dal campomagnetico rotante statorico che gira a frequenza di alimentazione.


è questo che non capisco: se l'albero del ventilatore girasse solo alla frequenza di rete... come fanno allora i ventilatori a variare la velocità di rotazione? :mbe: :wtf:

carne
18-07-2006, 14:11
già con il CC cambierebbe tutto :D
cmq ho smontato vari ventilatori e conosco bene il motore dei ventilatori... è sempre lo stesso... è praticamente un nucleo cubico di lamierini di ferro con un buco al centro dove passa il rotore... sul nucleo poi sono avvolti 3 o 4 avvolgimenti a seconda di quante velocità ha il ventilatore...

si non avevo pensato al fattore coppia/velocità, per cui la potenza dovrebbe rimanere costante... però cambiando il numero delle spire dovrebbe variare la velocità :mbe:



è questo che non capisco: se l'albero del ventilatore girasse solo alla frequenza di rete... come fanno allora i ventilatori a variare la velocità di rotazione? :mbe: :wtf:
i selettori diminuiscono/aumentano le coppie polari (che nel monofase ogni coppia è 1 solo avvolgimento con condensatore credo) semplicemente alimentandole o disalimentandole. ma gli avvolgimenti sono già presenti sullo statore con una geometria precisa..
cambiando il numero di spire (es diminuendole) diminuisce la R --> aumenta la I, maggior potenza. Ma non maggiore velocità, avrai semplicemente una curva di coppia più ripida per trascinare il rotore dietro al campo magnetico e quindi uno scorrimento minore. Però ti si surriscaldano gli avvolgimenti statorici...cosa da non avere inquanto sono fili senza isolante ma con solo "vernice" isolante.
nell'asincrono la coppia motrice dipende dallo scorrimento (differenza di vel relativa tra campo stat e rotore). non è che alimentando di più ho più coppia e quindi per forza per mantenere il bilancio energetico il rotore accelera..
alimentando di più, ho potenzialmente più coppia, ma la coppia accelerante c'è SOLO quando c'è scorrimento. se il rotore va a velocità del campo statorico lo scorrimento è nullo e la coppia accelerante del rotore è nulla.

Giovannino
18-07-2006, 14:54
Vi ringrazio delle spiegazioni scientifiche, però devo anche concretamente aiutare il mio collega :)
Se c'è da spendere anche 100 Euro non c'è problema, il problema nasce se si comincia a viaggiare dai 150 in su (molto in su).
Il motore è asincrono, viaggia a 220 V monofase alternata.
Tenete conto che il motore non è sostituibile con altro di diverso avvolgimento / dimensione / potenza etc... in quanto è integrato in un macchinario ben più grosso.

Vi chiedo solo cortesemente se mi sapete indicare un rivenditore a Milano che possa aiutarmi in tal senso.

Grazie per il vostro contributo

TXFW
18-07-2006, 15:58
Se non erro l'unico modo per variare la frequenza "di rete" è: 220 AC --> DC bassa tensione --> oscillatore a frequenza variabile ---> inverter DC/AC bassa tensione/220 V.Perche' devi passare dalla bassa tensione?

TXFW
18-07-2006, 16:16
Vi ringrazio delle spiegazioni scientifiche, però devo anche concretamente aiutare il mio collega :) Questo per darti un'idea di dove vai a parare come cifre:

http://www.engineeringtalk.com/news/cgn/cgn100.html

Penso che con un riferimento (Smartfan Stratus di Control Resources Inc., per esempio, http://www.controlres.com/stratus.htm , ma con i dati che trovi li' puoi fare ricerche per altri prodotti - e' piu' facile se sai cosa cercare ;) ) tu possa riuscire a trovare qualcosa dalle tue parti.

Giovannino
18-07-2006, 18:11
Questo per darti un'idea di dove vai a parare come cifre:

http://www.engineeringtalk.com/news/cgn/cgn100.html

Penso che con un riferimento (Smartfan Stratus di Control Resources Inc., per esempio, http://www.controlres.com/stratus.htm , ma con i dati che trovi li' puoi fare ricerche per altri prodotti - e' piu' facile se sai cosa cercare ;) ) tu possa riuscire a trovare qualcosa dalle tue parti.

Ti ringrazio, con le tue indicazioni dovrei aver trovato esattamente quel che mi serve (VFD) qua a Corsico vicino a Milano!

hakermatik
18-07-2006, 18:41
Scusate... ma i motori Asincroni NON vanno alla frequenza di rete. Quelli sincroni si....

TXFW
18-07-2006, 18:53
Scusate... ma i motori Asincroni NON vanno alla frequenza di rete. Quelli sincroni si....I motori asincroni hanno uno scorrimento, quelli sincroni no. Fine della trasmissione.
Non vuol dire che non vanno alla frequenza di rete.

Northern Antarctica
18-07-2006, 19:03
se è un asincrono come credo ha una sola velocità "standard" data dalla frequenza di rete. quindi per controllarne la velocità devi appunto controllare la frequenza di alimentazione. aumentando la tensione non vari la velocita, ma diminuisci lo scorrimento a pari coppia resistente.
se ti serve un motore del quale controllare la velocità secondo me la cosa migliore è un motore in corrente continua dove la velocità è proporzionale alla tensione di alimentazione e controllare la tensione è estremamente più economico e facile che controllare la frequenza.

In realtà se vuoi variare la velocità del motore asincrono devi variare sia la frequenza che la tensione di alimentazione, in maniera da mantenere costante il rapporto V/f.

Se vari solo la frequenza, dato che il flusso di induzione magnetica negli avvolgimenti del motore è legato a tensione e frequenza tramite la relazione F = V / (2 * pigreco * f), diminuendo (ad esempio) solo la frequenza il flusso aumenta, gli avvolgimenti vanno in saturazione ed il motore si surriscalda, anche per effetto delle aumentate perdite per isteresi.

carne
18-07-2006, 19:19
In realtà se vuoi variare la velocità del motore asincrono devi variare sia la frequenza che la tensione di alimentazione, in maniera da mantenere costante il rapporto V/f.

Se vari solo la frequenza, dato che il flusso di induzione magnetica negli avvolgimenti del motore è legato a tensione e frequenza tramite la relazione F = V / (2 * pigreco * f), diminuendo (ad esempio) solo la frequenza il flusso aumenta, gli avvolgimenti vanno in saturazione ed il motore si surriscalda, anche per effetto delle aumentate perdite per isteresi.
Si vero non me lo ricordavo :) , ma è la frequenza che impone la velocità di sincronismo e non la tensione. Il variare la tensione è una necessità per non danneggiare la macchina.
Comunque è proprio una richiesta atipica. per me fai prima a montare un riduttore all'albero.

xenom
19-07-2006, 00:20
Perche' devi passare dalla bassa tensione?

perchè non mi risulta sia possibile costruire un oscillatore a frequenza variabile direttamente a 220V... serve tutto un circuito no? :wtf:

TXFW
19-07-2006, 14:25
perchè non mi risulta sia possibile costruire un oscillatore a frequenza variabile direttamente a 220V... serve tutto un circuito no? :wtf:No.
Raddrizzi il 220 e ti trovi circa 300 V in continua.
Fai tutta la tua circurteria a bassa tensione (ma solo con la potenza necessaria a far girare l'oscillatore, sia 6 gradini o PWM non importa) e con l'oscillatore, col dovuto isolamento, piloti i transistor o SCR del ponte di uscita, direttamente sulla continua a 300 V.

hakermatik
19-07-2006, 14:54
ma io mi ricordo che i motori sincroni vanno alla stessa frequenza o multiplo (o sottomultiplo) della frequenza di rete.
In quelli asincroni invece la velocità non dipende dalla frequenza di rete

xenom
19-07-2006, 14:58
No.
Raddrizzi il 220 e ti trovi circa 300 V in continua.
Fai tutta la tua circurteria a bassa tensione (ma solo con la potenza necessaria a far girare l'oscillatore, sia 6 gradini o PWM non importa) e con l'oscillatore, col dovuto isolamento, piloti i transistor o SCR del ponte di uscita, direttamente sulla continua a 300 V.

ah giusto :D
serve comunque un oscillatore in bassa tensione cmq... quindi devi abbassarla. non avevo pensato però all'SCR :D

tra l'altro mi hai dato un'idea toghissima :asd:
ho qualche SCR di potenza... potrei provare a costruirmi un circuitino simile... con poca spesa :D
un 555 va bene anche se genera un'onda quandra? :stordita:

TXFW
19-07-2006, 15:13
ah giusto :D
serve comunque un oscillatore in bassa tensione cmq... quindi devi abbassarla. non avevo pensato però all'SCR :D

tra l'altro mi hai dato un'idea toghissima :asd:
ho qualche SCR di potenza... potrei provare a costruirmi un circuitino simile... con poca spesa :D
un 555 va bene anche se genera un'onda quandra? :stordita:Come base ti serve comunque un clock a onda quadra che pilota il tutto. Poi dipende da cosa vuoi fare. Assumo per scontato che tu non voglia comprare un driver PWM (soprattutto con gli SCR....), quindi parliamo di sei gradini (tre fasi?). Devi costruire un circuito contatore (qualche flip-flop) non particolarmente complicato che, basandosi sul clock, costruisca la sequenza per fare i sei gradini. Attenzione che devi tener conto non solo dei tempi, ma anche dei livelli di tensione, per mantenere costante il V/Hz. Quindi prima del ponte inverter devi mettere un chopper. Penso che se cerchi "inverter sei gradini" o qualcosa di analogo in inglese tu possa trovare qualcosa.
Attenzione che se devi usare gli SCR devi essere in grado di spegnerli, quindi a ogni gradino devi invertire la tensione ai capi del ponte.
Una possibilita' piu' semplice, se hai qualche transistor di potenza oltre agli SCR, e' fare uno pseudo-PWM per un motore in continua. Praticamente alimenti il motore in continua con una quadra ad alta frequenza a duty cycle (e quindi valore medio) variabile. Il vantaggio rispetto a un comune regolatore di tensione e' dato dal fatto di avere coppia da fermo. Pensaci.....
Ah.... coi transistor usa i diodi di spegnimento o fumi tutto al primo tentativo.

TXFW
19-07-2006, 15:37
ma io mi ricordo che i motori sincroni vanno alla stessa frequenza o multiplo (o sottomultiplo) della frequenza di rete.
In quelli asincroni invece la velocità non dipende dalla frequenza di reteTra il motore sincrono e quello asincrono la differenza e' solo come e' costruito il rotore.

Cerco di usare il mio solito linguaggio maccheronico.

Ci servono alcuni concetti.

Il campo magnetico rotante e' lo stesso, e' generato dallo statore e trascina, in qualche modo, il rotore.

L'altro concetto che ci serve e' quello di una spira che si muove in un campo magnetico, dentro la quale si genera corrente.

Quindi parliamo di motore asincrono. Il motore e' costituito da spire chiuse. Per comodita' diciamo da una sola spira chiusa.
Assumiamo che per qualche motivo il rotore (la spira) giri alla stessa velocita' del campo rotante. Siccome spira e campo si muovono alla stessa velocita', la spira non si muove relativamente al campo e dunque non si genera corrente al suo interno. Questo non funziona, perche' se non c'e' corrente e relativo campo elettrico nella spira non c'e' nessuna ragione per cui la spira debba essere trascinata dal campo che ruota. Quindi il rotore, che per qualche ragione abbiamo assunto ruotasse assieme al campo rotante, rallenta.
Se rallenta ha una velocita' relativa al campo rotante non nulla, quindi si muove rispetto al campo, quindi si genera corrente al suo interno, quindi il campo rotante lo trascina. Il rotore, diciamo cosi', riaccelera, tendendo a riportarsi alla stessa velocita' del campo, ma non riesce ad arrivare esattamente a quella velocita', perche' abbiamo visto che a quella velocita' non c'e' piu' trascinamento e dunque non c'e' piu' coppia.
Quello che succede e' che si trova un punto di equilibrio per cui il rotore gira a un tot percento meno della velocita' del campo rotante. Il valore di questo percento dipende dalla coppia necessaria e quindi dal carico che il motore deve trascinare. Aumenta il carico aumenta la percentuale (lo scorrimento).

La formula per calcolare la velocita' teorica del motore in rpm e' 120 x frequenza / numero dei poli. Quindi un motore a due poli a 50 Hz dovrebbe ruotare a 3000 rpm. Diciamo che a causa dello scorrimento ruota senza carico esterno a 2950.
A 25 Hz dovrebbe ruotare a 1500 rpm. Diciamo che a causa dello scorrimento ruota a 1460-1470.
Quindi non gira alla velocita' del campo rotante, ma la sua velocita' dipende da quella del campo rotante.
Dipende anche dal carico, che pero' non deve essere troppo. Come detto, se aumenta il carico aumenta lo scorrimento. Se lo scorrimento aumenta troppo il rotore non riesce piu' a restare agganciato al campo rotante, si ferma e la corrente va alle stelle.

La differenza tra motore asincrono e sincrono, come dicevo, e' come e' fatto il rotore.
Il rotore di un motore sincrono e' un magnete (permanente o elettromagnete non e' importante).
Questo magnete gira agganciato al campo rotante, senza scorrimento, perche' non ha bisogno di generare il proprio campo per induzione. Quindi gira alla velocita' del campo magnetico rotante.
Il motore sincrono e' piu' costoso di quello asincrono. Richiede piu' manutenzione (se il rotore e' un elettromagnete) e ha vita piu' limitata (se il rotore e' un magnete permanente).
Inoltre se un motore asincrono attaccato di brutto alla rete assorbe in avviamento una corrente che va da 6 a 10 volte la corrente nominale, un motore sincrono arriva tranquillamente a 100 (e oltre). In effetti molte volte per lanciare un motore sincrono con un elettromagnete per rotore, si cortocircuita il rotore (che quindi diventa una spira) per limitare i "danni". Quando arriva alla velocita' giusta (meno lo scorrimento) si alimenta il rotore e lo si aggancia al campo. Si dice che "parte asincrono".
Per tutti questi motivi si usano motori sincroni solo quando e' richiesta precisione, e non per grandi potenze.

carne
19-07-2006, 19:46
Per tutti questi motivi si usano motori sincroni solo quando e' richiesta precisione, e non per grandi potenze.
aggiungo che se serve precisione di solito si usano quelli a magneti permanenti che sono di solito piccoli e con piccole inerzie e senza spazzole.
il sincrono diciamo che come motore è usato molto poco...pochissimo, per le difficolatà di avviamento e la poca malleabilità che ha nell'adattarsi alle situazioni . E' il re invece come generatore e ha potenze certe volte moooolto grandi. fan impressione :eek:

TXFW
19-07-2006, 19:51
aggiungo che se serve precisione di solito si usano quelli a magneti permanenti che sono di solito piccoli e con piccole inerzie e senza spazzole.
il sincrono diciamo che come motore è usato molto poco...pochissimo, per le difficolatà di avviamento e la poca malleabilità che ha nell'adattarsi alle situazioni . E' il re invece come generatore e ha potenze certe volte moooolto grandi. fan impressione :eek:
Si usano in tutti gli impianti di filatura, dove variazioni minime di velocita' compromettono la qualita' del prodotto.

davide87
19-07-2006, 20:05
Buongiorno a tutti,
mi è stato chiesto da un collega un qualche accrocchio per variare la velocità di un motore elettrico 220V 1F.
Il collega ha già provato con un potenziometro, ottenendo scarsi risultati.
Al che gli ho consigliato di provare a vedere se con un inverter poteva ottenere qualcosa.
Siccome il mio collega ha provato a chiedere a un paio di negozi di elettronica e nessuno ha saputo dirgli nulla al riguardo, chiedo a voi del forum se sapete orientarmi verso un qualche negozio di Milano dove potersi procurare una soluzione completa per risolvere il problema (non da stare a farsi raddrizzatore scheda di potenza ponte diodi etc...).
Inoltre vi chiedo se si può incorrere in qualche problema col motorino elettrico variando la frequenza.

Grazie per ogni eventuale risposta.
Ciao non ti basta un variatore 220v-220v tipo quelli per i trapani.?
o una cosa del genere:
http://www.elettrocasariesi.com/shop/product.php?productid=1820

xenom
19-07-2006, 20:31
Ciao non ti basta un variatore 220v-220v tipo quelli per i trapani.?
o una cosa del genere:
http://www.elettrocasariesi.com/shop/product.php?productid=1820

i trapani non hanno un motore DC? :mbe:

TXFW
19-07-2006, 20:34
i trapani non hanno un motore DC? :mbe:Che io sappia si'......

teo
19-07-2006, 21:18
i trapani non hanno un motore DC? :mbe:

non usano motori a collettori? (universali?)

TXFW
19-07-2006, 21:22
non usano motori a collettori? (universali?)I quali sono motori in continua. Funzionano anche in alternata monofase (ma non sono propriamente fatti per quello) perche' la tensione si inverte contemporaneamente su campo e armatura.

Northern Antarctica
19-07-2006, 23:31
Tra il motore sincrono e quello asincrono la differenza e' solo come e' costruito il rotore.

Cerco di usare il mio solito linguaggio maccheronico.

Ci servono alcuni concetti.

Il campo magnetico rotante e' lo stesso, e' generato dallo statore e trascina, in qualche modo, il rotore.

L'altro concetto che ci serve e' quello di una spira che si muove in un campo magnetico, dentro la quale si genera corrente.

Quindi parliamo di motore asincrono. Il motore e' costituito da spire chiuse. Per comodita' diciamo da una sola spira chiusa.
Assumiamo che per qualche motivo il rotore (la spira) giri alla stessa velocita' del campo rotante. Siccome spira e campo si muovono alla stessa velocita', la spira non si muove relativamente al campo e dunque non si genera corrente al suo interno. Questo non funziona, perche' se non c'e' corrente e relativo campo elettrico nella spira non c'e' nessuna ragione per cui la spira debba essere trascinata dal campo che ruota. Quindi il rotore, che per qualche ragione abbiamo assunto ruotasse assieme al campo rotante, rallenta.
Se rallenta ha una velocita' relativa al campo rotante non nulla, quindi si muove rispetto al campo, quindi si genera corrente al suo interno, quindi il campo rotante lo trascina. Il rotore, diciamo cosi', riaccelera, tendendo a riportarsi alla stessa velocita' del campo, ma non riesce ad arrivare esattamente a quella velocita', perche' abbiamo visto che a quella velocita' non c'e' piu' trascinamento e dunque non c'e' piu' coppia.
Quello che succede e' che si trova un punto di equilibrio per cui il rotore gira a un tot percento meno della velocita' del campo rotante. Il valore di questo percento dipende dalla coppia necessaria e quindi dal carico che il motore deve trascinare. Aumenta il carico aumenta la percentuale (lo scorrimento).

La formula per calcolare la velocita' teorica del motore in rpm e' 120 x frequenza / numero dei poli. Quindi un motore a due poli a 50 Hz dovrebbe ruotare a 3000 rpm. Diciamo che a causa dello scorrimento ruota senza carico esterno a 2950.
A 25 Hz dovrebbe ruotare a 1500 rpm. Diciamo che a causa dello scorrimento ruota a 1460-1470.
Quindi non gira alla velocita' del campo rotante, ma la sua velocita' dipende da quella del campo rotante.
Dipende anche dal carico, che pero' non deve essere troppo. Come detto, se aumenta il carico aumenta lo scorrimento. Se lo scorrimento aumenta troppo il rotore non riesce piu' a restare agganciato al campo rotante, si ferma e la corrente va alle stelle.

La differenza tra motore asincrono e sincrono, come dicevo, e' come e' fatto il rotore.
Il rotore di un motore sincrono e' un magnete (permanente o elettromagnete non e' importante).
Questo magnete gira agganciato al campo rotante, senza scorrimento, perche' non ha bisogno di generare il proprio campo per induzione. Quindi gira alla velocita' del campo magnetico rotante.
Il motore sincrono e' piu' costoso di quello asincrono. Richiede piu' manutenzione (se il rotore e' un elettromagnete) e ha vita piu' limitata (se il rotore e' un magnete permanente).
Inoltre se un motore asincrono attaccato di brutto alla rete assorbe in avviamento una corrente che va da 6 a 10 volte la corrente nominale, un motore sincrono arriva tranquillamente a 100 (e oltre). In effetti molte volte per lanciare un motore sincrono con un elettromagnete per rotore, si cortocircuita il rotore (che quindi diventa una spira) per limitare i "danni". Quando arriva alla velocita' giusta (meno lo scorrimento) si alimenta il rotore e lo si aggancia al campo. Si dice che "parte asincrono".
Per tutti questi motivi si usano motori sincroni solo quando e' richiesta precisione, e non per grandi potenze.

Spiegazione eccellente :)

Solo una piccola aggiunta per quanto riguarda il motore sincrono. I motori sincroni di grosse dimensioni, se vengono semplicemente attaccati alla rete (avviamento direct-on-line), non partono affatto.

Se il rotore avesse ipoteticamente inerzia nulla, il motore sincrono raggiungerebbe (sempre ipoteticamente) la velocità di sincronismo dopo che il rotore ha percorso un angolo pari a 360° / il numero dei poli. Quindi il rotore di un motore a 2 poli / 3000 giri (3600 se la frequenza è di 60 Hz) con l'avvolgimento percorso da corrente continua passerebbe da fermo alla velocità nominale dopo aver percorso un angolo di 180°. L'inerzia del rotore evidentemente non lo consente.

Allora talvolta si progetta il motore ed il suo sistema di eccitazione in modo tale da consentire l'avviamento asincrono: il motore parte col rotore cortocircuitato e una volta raggiunto il 92 - 93% della velocità di sincronismo il circuito si apre e si inietta corrente continua nell'avvolgimento di rotore. A contribuire all'avviamento c'è anche una vera e propria gabbia di scoiattolo rotorica: i grossi generatori e motori sincroni ce l'hanno comunque, per smorzare le oscillazioni transitorie, e nel caso dei motori sincroni ad avviamento diretto essa è leggermente sovradimensionata per reggere appunto la corrente di avviamento.

Per le grandi potenze (da 1 MW in su) il motore sincrono è un'alternativa valida; oltre i 7-8 MW si tende a preferire il sincrono; oltre i 20 MW si usano quasi esclusivamente sincroni.

Un grosso motore sincrono in un impianto consente di rifasare gli altri carichi, dato che agendo sul sistema di eccitazione si può fare in modo che esso generi potenza reattiva, invece di assorbirla (si può pensare addirittura di farlo funzionare come compensatore sincrono, con potenza attiva assorbita nulla e solo potenza reattiva erogata: come dicevano i paleo-elettrotecnici, "condensatore rotante" :D ).

Inoltre le correnti di avviamento sono basse, ad esempio meno del 400% della corrente nominale per un motore da 30 MW a 6 poli. Questo perché la corrente di avviamento, in un motore asincrono, dipende dalla distanza tra statore e rotore: più piccolo è l'air gap, maggiore è la corrente di avviamento (e la coppia di spunto). Ma l'air gap di un motore sincrono è molto maggiore di quello di un motore asincrono (basta vedere i circuiti equivalenti delle macchine per rendersi conto del perché); quindi, avviando un sincrono come asincrono, si hanno correnti di avviamento relativamente basse.

La maggior distanza tra rotore e statore è un altro punto a favore del motore sincrono: in caso di cedimento di un cuscinetto, con l'asincrono è pressoché certo che il rotore vada a strisciare sullo statore, mentre col sincrono è molto più difficile.

Ovviamente il sincrono ha un sistema di protezioni più sofisticato e costoso, ma da un certo valore di potenza in poi rimane l'unica alternativa. :)