Motori elettrici. Efficienza energetica nell'industria

L’argomento affrontato nella seguente tesi risulta essere estremamente rilevante ed importante al giorno d’oggi e anche negli anni avvenire perchè riguarda il risparmio energetico e nello specifico l’efficienza energetica nelle industrie. L’elevatissimo consumo delle macchine elettriche, che copre il 74% dei consumi elettrici nel nostro paese, porta i costruttori di tali macchine elettriche e i governi ad attuare piani e normative che possano regolarne i consumi con una progressiva diminuzione nel tempo potendo così diminuire il consumo di energia delle centrali elettriche con una relativa diminuzione delle emissioni di CO2 rispettando così patti stabiliti in passato con alcune nazioni nel mondo come per esempio il protocollo di Kyoto che prevede una diminuzione di gas serra del 5,2% entro il 2012. Nella seguente tesi verranno affrontate le differenze economiche e costruttive tra i motori elettrici standard a basso rendimento e i motori elettrici ad alto rendimento e verranno fatti svariati esempi sulla convenienza o meno della sostituzione di questi motori nel caso di acquisto di un nuovo motore ad alta efficienza, nel caso di una sostituzione con uno funzionante e nel caso di rottura di un motore standard. Considerando l’elevato costo di un motore ad alta efficienza, sarà preso in considerazione anche la convenienza o meno della sostituzione del motore elettrico standard valutando il “payback” cioè il tempo di recupero della maggiorazione di costo di tali motori ad alta efficienza tenendo conto delle ore di utilizzo, del fattore di carico e di eventuali riavvolgimenti. Ovviamente tale sostituzione risulta conveniente solo per un numero elevato di ore di utilizzo specialmente se il motore elettrico ha elevate potenze. Successivamente, per aumentare il risparmio energetico e portarlo non solo a livelli di qualche punto percentuale ma anche intorno al 50 – 60%, si discuterà dell’utilizzo dei convertitori di frequenza (detti comunemente inverter) per poter ridurre la velocità del motore elettrico operando direttamente sulla variazione della frequenza di alimentazione in modo tale che, se un motore non ha la necessità di funzionare sempre a pieno regime, si possa ridurre la potenza assorbita. L’utilizzo di inverter è maggiormente effettuato su ventilatori e pompe proprio perchè non sempre hanno la necessità di funzionare alla massima potenza e un eventuale diminuzione di portata d’aria o acqua andrebbe a diminuire drasticamente il loro rendimento con un eccessivo assorbimento di portenza se non andassimo a regolare la loro velocità. Si discuterà anche della Finanziaria 2008 che propone sconti sull’acquisto di motori ad elevato rendimento e di inverter e verranno presi in considerazione, con le relative tabelle, i requisiti che questi motori devono avere per beneficiare di tutto ciò. Nella parte finale della tesi ci sarà una spiegazione dettagliata sul principio di funzionamento di un motore asincrono trifase con relativi approfondimenti sulla sua caratteristica meccanica ed i vari metodi di regolazione della velocità facendo particolare attenzione sulla regolazione della frequenza di alimentazione. Particolare considerazione sarà fatta anche al convertitore di frequenza descrivendone le sue principali componenti ed il loro funzionamento prestando attenzione anche ai disturbi elettromagnetici che ci possono essere