Motore Elettrico: simulatore DC e asincrono AC per ITIS ed IPSIA

Il momento che nessun libro mostra in movimento

Il motore elettrico è uno degli argomenti dove la distanza tra la formula sul libro e il fenomeno reale è massima. Sul foglio hai V = E_controelettromotrice + I·Ra e n_sync = 60f/p, ma quello che non riesci a mostrare staticamente è il campo magnetico che ruota, il rotore che insegue quel campo con un certo ritardo (lo scorrimento), e la coppia che emerge da questa interazione.

LuminaLab ti mostra la sezione trasversale del motore in movimento, in tempo reale. Nella modalità DC vedi il rotore che accelera quando alzi la tensione e rallenta quando aumenti il carico meccanico, con la corrente d'armatura che sale per compensare. Il badge STALLED appare quando il carico supera la coppia disponibile: non è un warning, è il comportamento fisico del motore in stallo. Nella modalità AC (asincrono a 4 poli) cambia la frequenza da 5 Hz a 80 Hz e guarda la velocità di sincronismo scalare linearmente, esattamente come fa un inverter industriale: la relazione n = 60f/p diventa visibile, non astratta.

Perché usarlo in aula

• Campo rotante visibile. La sezione trasversale AC mostra il polo N/S che ruota nel traferro e il rotore che lo segue con scorrimento proporzionale al carico. Il concetto di campo rotante, spesso il più difficile da far comprendere nel motore asincrono, diventa un'animazione leggibile da 5 metri su LIM.
• Motore DC: causalità V → n chiara. Alzare la tensione aumenta la velocità, alzare il carico riduce la velocità e aumenta la corrente. Il modello V = E_back + I·Ra diventa osservabile: la forza controelettromotrice non è più solo una formula.
• Principio dell'inverter incluso. Nella modalità AC la frequenza è impostabile da 5 a 80 Hz. Variare f cambia n_sync linearmente, variare V non cambia la velocità: questa distinzione, centrale negli azionamenti industriali, è immediatamente osservabile.
• Quattro KPI in tempo reale. RPM, corrente assorbita, coppia (DC) o scorrimento % (AC), rendimento: aggiornati ad ogni variazione di slider, leggibili a distanza su LIM.

A chi è rivolto

Progettato per docenti di ITIS Elettrotecnica Anno 4 che affrontano le macchine elettriche (D.P.R. 88/2010, area "Macchine, sistemi e automazione") e per docenti di IP MAT 3°–4° anno TEEA (Tecnologie Elettrico-Elettroniche ed Applicazioni): motore DC, motore asincrono trifase, caratteristica meccanica, avviamento, scorrimento. È il modulo naturale dopo il trasformatore monofase e il sistema trifase, prima delle UDA sugli azionamenti e sull'efficienza energetica. Per Liceo Scientifico può essere usato come ponte tra la forza su conduttore percorso da corrente (F = BIL) e il funzionamento macroscopico del motore elettrico.

Promemoria veloce delle formule

Modello motore DC (armatura):

$$V=E_{back}+I_a\cdot R_a{E}_{back}=K\cdot \omega \tau =K\cdot I_a$$

Velocità di sincronismo motore AC asincrono (4 poli):

$$n_{sync}=\frac{60\cdot f}{p/2}$$

Scorrimento:

$$s=\frac{n_{sync}-n}{n_{sync}}\times 100\%$$

Per spiegazioni didattiche, UDA complete, errori frequenti degli studenti e prompt AI pronti all'uso vedi la guida didattica completa per il docente.

Domande frequenti

È davvero gratuito? Devo registrarmi? Sì, è gratuito al 100% e senza alcuna registrazione. Tutti i simulatori della suite sono accessibili liberamente, senza login né dati personali da fornire.

Funziona sulla LIM in aula? Sì, il simulatore è ottimizzato per 1280×720, la risoluzione standard delle LIM scolastiche. Funziona su qualsiasi browser aggiornato, senza plugin o installazioni.

Il simulatore mostra il motore DC o quello AC? Entrambi, selezionabili con il tab nella barra in alto: DC (motore in corrente continua) e AC (motore asincrono trifase a 4 poli). Ogni modalità ha i propri slider e KPI specifici.

Cosa succede quando il motore va in stallo? In modalità DC, se il carico meccanico supera la coppia massima disponibile alla tensione impostata, il badge cambia in STALLED: la velocità scende a zero e la corrente sale al valore di cortocircuito d'armatura (V/Ra). È il comportamento fisico reale del motore in stallo.

Il modello AC include lo scorrimento? Sì. La velocità del rotore è sempre inferiore alla velocità di sincronismo: lo scorrimento s è mostrato nel KPI e visualizzato graficamente come arco nel disegno del motore. A pieno carico lo scorrimento raggiunge il 18%, valore tipico didattico per motori industriali.

In quale anno si studiano le macchine elettriche? Per ITIS Elettrotecnica le macchine elettriche sono argomento del 4° anno (D.P.R. 88/2010). Per IP MAT TEEA entrano al 3°–4° anno. Per Liceo Scientifico il motore elettrico è trattato nel 5° anno come applicazione della forza magnetica su conduttori.

C'è una guida didattica per il docente? Sì. La guida didattica completa include collocazione curricolare per ITIS Elettrotecnica 4° anno, IP MAT 3°–4° anno e Liceo Scientifico, schemi UDA con rubrica di valutazione, errori frequenti degli studenti e prompt AI pronti all'uso.