Principali aspetti delle eccellenti prestazioni dei motori a magneti permanenti

Rispetto ai normali motori asincroni trifase, i motori sincroni a magneti permanenti presentano i vantaggi di un'elevata coppia di avviamento, tempi di avviamento ridotti e un'elevata capacità di sovraccarico, che consentono di ridurre la potenza installata del motore di azionamento dell'apparecchiatura in base alla potenza effettiva dell'albero, risparmiando energia e riducendo al contempo gli investimenti in immobilizzazioni.
In termini comparativi, il controllo del motore sincrono a magneti permanenti è conveniente: la velocità è determinata unicamente dalla frequenza, il funzionamento è fluido e affidabile e non varia al variare del carico e della tensione. Considerando le caratteristiche di rigorosa sincronizzazione della velocità del motore sincrono a magneti permanenti, si ottiene una buona risposta dinamica del motore, che risulta più adatto al controllo di frequenza.
Il vantaggio dimotore sincrono a magneti permanentiLa sua caratteristica principale risiede nei suoi due valori bassi e due alti, ovvero basse perdite e basso aumento di temperatura, elevato fattore di potenza ed efficienza, che è esattamente ciò che le persone cercano nelle prestazioni di un motore e che determina anche lo stato di applicazione sul mercato dei motori a magneti permanenti.

I motori a magneti permanenti hanno basse perdite e un basso aumento di temperatura

Poiché il campo magnetico del motore sincrono a magneti permanenti è generato dai magneti permanenti stessi, si evita che la corrente di eccitazione generi il campo magnetico attraverso le perdite di eccitazione, ovvero le cosiddette perdite per effetto Joule; il funzionamento del rotore del motore senza corrente riduce significativamente l'aumento di temperatura del motore. Secondo statistiche incomplete, a parità di carico, l'aumento di temperatura sarà inferiore di circa 20 K.

Elevato fattore di potenza ed elevata efficienza dei motori sincroni a magneti permanenti

Rispetto ai motori asincroni, i motori sincroni a magneti permanenti presentano valori di efficienza molto più elevati a bassi carichi, con un ampio intervallo di funzionamento ad alta efficienza e un'efficienza superiore al 90% nell'intervallo compreso tra il 25% e il 120% del carico nominale. L'efficienza nominale dei motori sincroni a magneti permanenti può soddisfare i requisiti dell'attuale norma nazionale per la classe 1 di efficienza energetica, il che rappresenta uno dei maggiori vantaggi in termini di risparmio energetico rispetto ai motori asincroni.

In condizioni operative reali, i motori raramente funzionano a piena potenza quando azionano carichi. Il motivo è duplice: da un lato, i progettisti, nella selezione dei motori, generalmente determinano la potenza del motore in base alle condizioni di lavoro limite di carico, e le occasioni in cui tali condizioni si verificano sono molto rare; dall'altro, per evitare che il motore si bruci in condizioni di lavoro anomale, la progettazione prevede un ulteriore margine di potenza; dall'altro lato, i produttori di motori, per garantire l'affidabilità del motore, di solito si basano sui requisiti di potenza dell'utente e lasciano un certo margine di potenza. Questo fa sì che, nella pratica, il motore funzioni per la maggior parte del tempo a una potenza inferiore al 70% della potenza nominale, soprattutto per azionare ventilatori o pompe, operando solitamente in regime di basso carico. Per i motori asincroni, l'efficienza a basso carico è molto bassa, mentre i motori sincroni a magneti permanenti, in regime di basso carico, possono mantenere un'elevata efficienza.

Il fattore di potenza del motore sincrono a magneti permanenti è elevato e non dipende dal numero di stadi del motore. Il fattore di potenza a pieno carico del motore è prossimo a 1, quindi, rispetto a un motore asincrono, la sua corrente è inferiore e di conseguenza il consumo di rame dello statore è minore, con conseguente aumento dell'efficienza. Il fattore di potenza del motore asincrono diminuisce all'aumentare del numero di stadi. Inoltre, grazie all'elevato fattore di potenza del motore sincrono a magneti permanenti, la capacità dell'alimentatore (trasformatore) del motore può essere teoricamente ridotta e, allo stesso tempo, è possibile ridurre le dimensioni dei quadri elettrici e dei cavi di supporto.