Motori elettrici

I motori elettrici trovano vastissimo impiego nel campo dei trasporti speciali; in una qualsiasi installazione, per piccola che sia, si possono contare parecchie decine di motori elettrici dislocati in diversi punti dell’impianto. Di seguito si riporta una suddivisione dei settori di impiego raggruppati per tipologia di funzionamento:

- azionamento principale; - azionamento di riserva;

- sistemi di raffreddamento forzato:

- motori

- armadi elettrici - scambiatori di calore

- apparecchiature elettroniche

- movimentazione per il ricovero dei veicoli (magazzino automatizzato); - sistemi di apertura delle porte (tipicamente per gli ascensori):

- di cabina - di piano

- compressori; - centraline idrauliche:

- per sistemi di tensione - per sistemi frenanti

- spaziatori (sugli impianti ad ammorsamento automatico);

- deviatoi sulle travi (sugli impianti ad ammorsamento automatico).

Il contributo che i motori elettrici danno alla rumorosità generale dell’impianto è importante, soprattutto se si considerano i seguenti aspetti:

a) numerosità delle singole fonti di emissione acustica; b) distribuzione capillare delle fonti di emissione acustica.

Ciò rende estremamente complicata (ed in sostanza poco significativa) una previsione della rumorosità che potrebbe essere prodotta complessivamente da detti elementi. Per ridurre quindi gli effetti negativi della rumorosità prodotta dai motori elettrici nel loro complesso, è necessario effettuare le giuste scelte sul tipo di motore in sede di progettazione, prevedendo idonei sistemi di fissaggio e di protezione.

Interventi successivi di risanamento acustico sono, nel caso specifico dei motori elettrici, abbastanza complessi. Si ribadisce che una adeguata manutenzione è già da sola in grado di contenere il livello di rumorosità o, perlomeno, impedirne ulteriori incrementi.

I motori elettrici si possono suddividere in prima approssimazione secondo lo schema che segue:

MOTORI ELETTRICI

A corrente continua A corrente alternata

sincroni asincroni Rotore avvolto Rotore in cortocircuito Passo a passo lineari A collettore

Dal punto di vista dell’emissione acustica interessa la distinzione tra motori a corrente continua (foto 45), a collettore (detti anche universali in quanto possono funzionare sia a corrente continua che alternata) e quelli a corrente alternata; nei primi due infatti è presente un particolare organo, detto collettore, che può essere causa di sensibile emissione acustica. Rispetto gli altri tipi di motori elettrici, il motore a collettore presenta più fonti di rumorosità, per esempio i cuscinetti, le spazzole o la rigatura della superficie dell’indotto creata dalle sue cave. Durante il funzionamento ad un alto numero di giri (fino a 12.000 giri/min), in contatto con l’aria, le cave aperte dell’indotto producono un fischio acuto. Gli esperimenti eseguiti18

per eliminare questa principale fonte di rumorosità del motore, cioè la cava aperta, hanno mostrato che la copertura della superficie esterna dell’indotto con una pellicola liscia ed aderente, porta a sostanziali miglioramenti.

A tale scopo viene applicato un tubo di film poliestere termorestringente che, calzato sul rotore e sottoposto ad una temperatura di 150°C per un intervallo di tempo ben determinato, aderisce perfettamente creando una superficie uniforme.

Questo sistema riduce di circa 8 dB il livello di potenza sonora del rumore generato dai moti vorticosi dell’aria alle alte velocità. Tra i 1000 e i 4000 Hz la riduzione che si può ottenere è dell’ordine dei 10 dB. Il miglioramento

ottenuto è superiore a quello conseguibile con la sola calotta fonoassorbente.

Ad onor del vero anche i motori a corrente alternata con rotore avvolto (foto 46) presentano un dispositivo analogo al collettore dei motori a corrente continua; gli anelli presenti in questi casi esplicano la loro funzione solo in fase di avviamento e la loro rumorosità può essere in prima approssimazione trascurata. Non è trascurabile invece la rumorosità prodotta dalla commutazione del reostato di avviamento (foto 44) che può essere ad aria oppure ad olio, ad azionamento manuale od automatico. Detta commutazione infatti produce degli impulsi sonori rilevanti, che sono chiaramente avvertibili nel caso dell’azionamento manuale, quando il reostato si trova nelle immediate

vicinanze dell’operatore. L’azionamento di detto dispositivo è richiesto però solo nelle manovre di avviamento, quindi l’energia acustica immessa nell’ambiente circostante nell’arco della giornata è strettamente legata al numero degli arresti (e conseguenti ripartenze) dell’impianto e risulta essere quindi normalmente complessivamente bassa.

18 “Rumorosità dei motori elettrici” di Franco Spolar e Bogdan Ionescu.

Foto 44

Foto 46 Foto 45

Struttura di una macchina a corrente continua: B bobine di campo

C cave per gli avvolgimenti rotorici G giogo

P poli R rotore

Collettore di una macchina a corrente continua: 1 rotore della macchina

2 spazzole 3 collettore

Macchina asincrona con rotore in cortocircuito: 1 statore

2 cave (semichiuse) 3 albero

4 rotore

5 sbarre della gabbia

La tabella 5 riassume le cause principali della rumorosità dei motori elettrici e delinea possibili interventi correttivi:

Tab. 5

Tipo di

rumorosità ^Probabile _{causa C. C.} ^Motori _{C. A.} ^{Motori Eventuale rimedio}

sibilo, fischio Sistema di

ventilazione ^{SI SI}

Liberare le vie di afflusso dell’aria, pulizia interna.

Forti vibrazioni Scompensi

dinamici ^{SI SI}

Provvedere immediatamente all’equilibratura del rotore.

vibrazioni Usura dei

cuscinetti ^{SI SI}

Sostituzione dei cuscinetti.

Ronzio Collettore usurato SI NO Manutenzione del sistema spazzole-collettore. Forte ronzio accompagnato da sensibile riscaldamento Spire in cortocircuito SI SI

Effettuare prove di isolamento, sostituzione degli avvolgimenti. Ronzii e vibrazioni a frequenza variabile con la velocità Presenza di armoniche nell’alimentazione NO SI

Rivedere le tarature dell’azionamento, prevedere l’inserimento di filtri.

Come accennato sopra una certa rumorosità dei motori elettrici è inevitabile; questa però può essere mantenuta entro livelli accettabili operando una regolare manutenzione e adottando, ove possibile, appoggi antivibranti (vedi par. 3.1). E’ importante un monitoraggio della rumorosità dei motori elettrici in quanto esso può rivelarsi un utile indicatore di un possibile degrado della macchina elettrica, permettendo così un tempestivo intervento prima che possano verificarsi anomalie più gravi.

Un cenno a parte meritano i motori lineari; essi sono abbastanza diffusi in campo industriale soprattutto per la movimentazione di alcune parti delle macchine utensili.

Nel settore dei trasporti speciali va citato il People Mover di Midorizaka - Hiroshima (Giappone) che collega un nuovo quartiere residenziale con la stazione della ferrovia ad alta capacità-alta velocità di Hiroshima. Particolarità che rende questo impianto praticamente unico al mondo è la tecnologia utilizzata per le travi di lancio e di rallentamento; anziché utilizzare le classiche batterie di pneumatici azionate da cinghie (come ad esempio nel Minimetro di Perugia) l'accelerazione avviene tramite motori lineari posti sulle travi che spingono i veicoli fino alla velocità delle fune, dove un'elica apre la morsa come in qualsiasi agganciamento automatico.