Italian 
English 
French 
German 
Spanish 
Portuguese 
Dutch 
Russian 
Chinese 
Japanese 
Korean 
Indonesian 
Thai 
Vietnamese 
Arabic 
Turkish 
Hebrew 
Hindi 
Negli scenari di produzione industriale e di consumo giornaliero di elettricità, la differenza di efficienza energetica dei motori a corrente alternata è spesso significativa. Ad esempio, quando si aziona lo stesso ventilatore, alcuni motori consumano 5 kWh di elettricità all'ora, mentre altri ne consumano solo 3,5 kWh. Questa differenza non è casuale; è determinata congiuntamente da fattori chiave come la classificazione del tipo di motore, la progettazione strutturale e l'adattabilità alle condizioni operative. Questi fattori influiscono direttamente sul grado di perdita nella conversione dell'energia elettrica in energia meccanica, determinando in definitiva diversi livelli di efficienza energetica.
Dal punto di vista delle tipologie di motore, la differenza caratteristica intrinseca tra motori asincroni e sincroni è il punto di partenza fondamentale del divario di efficienza energetica. Il rotore di un motore asincrono sfrutta l'induzione elettromagnetica per generare corrente per la coppia. Durante questo processo, parte dell'energia elettrica viene consumata a causa di "perdite per isteresi" e "perdite per correnti parassite". In parole povere, quando il campo magnetico del nucleo del rotore cambia, vengono generate correnti interne. Queste correnti non contribuiscono alla coppia erogata, ma vengono convertite in calore e dissipate. Soprattutto nei motori asincroni tradizionali a bassa efficienza energetica, il nucleo è costituito principalmente da normali lamiere di acciaio al silicio, il che comporta una maggiore perdita per isteresi. Inoltre, il traferro tra statore e rotore (il traferro si riferisce alla distanza tra statore e rotore) è relativamente ampio, il che causa facilmente perdite di campo magnetico e aumenta ulteriormente la perdita di energia. Tuttavia, il rotore di un motore sincrono (come un motore sincrono a magneti permanenti) è composto da magneti permanenti e non necessita di un campo magnetico per induzione, il che riduce sostanzialmente le perdite del rotore. Allo stesso tempo, il traferro tra statore e rotore di un motore sincrono è progettato per essere più compatto, quindi il tasso di utilizzo del campo magnetico è maggiore. Naturalmente, anche l'efficienza di conversione dell'energia elettrica in coppia è maggiore, solitamente del 5-10% in più rispetto ai normali motori asincroni di pari potenza.
Il perfezionamento della progettazione strutturale è la chiave per ampliare il divario di efficienza energetica tra motori dello stesso tipo. Prendendo come esempio i motori asincroni, l'applicazione di lamiere di acciaio al silicio ad alta induzione magnetica può ridurre significativamente le perdite nel nucleo. Questo tipo di lamiera di acciaio al silicio ha una maggiore permeabilità magnetica, quindi vengono generate meno correnti interne quando il campo magnetico cambia. Rispetto alle normali lamiere di acciaio al silicio, può ridurre le perdite nel nucleo di oltre il 20%. Inoltre, anche il materiale e il processo di avvolgimento dei fili di avvolgimento influiscono sull'efficienza energetica. I fili di rame hanno una migliore conduttività elettrica rispetto ai fili di alluminio. Gli avvolgimenti realizzati con fili di rame hanno una resistenza inferiore, con conseguente minore "perdita di rame" (perdita di calore generata quando la corrente scorre attraverso la resistenza) al passaggio della corrente. Inoltre, il processo di avvolgimento preciso consente di disporre i fili più vicini, riducendo la distanza tra loro e migliorando il tasso di utilizzo del campo magnetico. Al contrario, i motori a bassa efficienza energetica possono utilizzare fili di alluminio o avere processi di avvolgimento approssimativi. La sola perdita di rame è superiore del 15-20% rispetto a quella dei motori ad alta efficienza energetica.
L'adattabilità delle condizioni operative al motore influisce direttamente anche sull'effettiva efficienza energetica operativa. I motori a corrente alternata hanno una "condizione operativa nominale" (lo stato operativo ottimale progettato per il motore). Se il carico effettivo non corrisponde al carico nominale, l'efficienza energetica diminuirà significativamente. Ad esempio, se un motore asincrono con una potenza nominale di 10 kW funziona con un carico leggero di 3 kW per un lungo periodo, si verificherà una situazione simile a quella di "usare un grosso cavallo per trainare un piccolo carro". In questo momento, il fattore di potenza del motore diminuisce (minore è il fattore di potenza, minore è il tasso di utilizzo dell'energia elettrica), la percentuale di perdite nel nucleo aumenta e l'efficienza energetica può scendere dall'85% in condizioni operative nominali a meno del 60%. Tuttavia, la velocità di un motore sincrono è indipendente dal carico (purché non superi la coppia massima). In scenari con ampie fluttuazioni del carico, può comunque mantenere un fattore di potenza e un'efficienza energetica elevati. Ad esempio, nel sistema di propulsione dei veicoli a energia rinnovabile, il motore sincrono a magneti permanenti può regolare in modo flessibile la propria potenza in base alla velocità del veicolo e alle condizioni stradali. Anche a bassa velocità e con carichi leggeri, l'efficienza energetica può essere mantenuta superiore all'80%, un valore molto più elevato rispetto a quello dei motori asincroni nello stesso scenario.
Inoltre, anche la ragionevolezza della progettazione della dissipazione del calore influirà indirettamente sull'efficienza energetica. La perdita generata durante il funzionamento del motore viene convertita in calore. Se il calore non può essere dissipato in tempo, la temperatura del motore aumenterà, aumentando la resistenza dell'avvolgimento (la resistenza del conduttore aumenta con l'aumento della temperatura). Questo a sua volta aumenta le perdite di rame, creando un circolo vizioso di "perdita - aumento della temperatura - ulteriore perdita". I motori ad alta efficienza energetica sono solitamente dotati di strutture di dissipazione del calore più efficienti, come l'aumento della superficie dei dissipatori di calore, l'utilizzo di ventole assiali per la dissipazione forzata del calore e persino l'aggiunta di sistemi di raffreddamento ad acqua ai motori ad alta potenza. Queste misure garantiscono che il motore funzioni sempre a una temperatura adeguata ed evitano il degrado dell'efficienza energetica causato dal surriscaldamento.
In sintesi, la differenza di efficienza energetica dei motori a corrente alternata è determinata congiuntamente da "caratteristiche tipologiche + progettazione strutturale + adattabilità alle condizioni operative + capacità di dissipazione del calore". I motori sincroni presentano vantaggi intrinseci dovuti all'assenza di perdite per induzione del rotore. Il design raffinato delle lamiere in acciaio al silicio ad alta induzione magnetica e degli avvolgimenti in rame riduce le perdite nel nucleo. L'adattabilità alle condizioni operative evita sprechi di efficienza energetica causati da disallineamenti del carico. Una dissipazione del calore ragionevole previene il circolo vizioso delle perdite. La comprensione di questi fattori può non solo aiutare le aziende a selezionare motori più efficienti dal punto di vista energetico, ma anche indicare la direzione di ottimizzazione per la ricerca e lo sviluppo di motori elettrici, volta a "ridurre le perdite e migliorare l'adattabilità".
