MOTORI CORRENTE CONTINUA: L’ELETTROMOTORE

La macchina a corrente continua fu ideata nel 1860 da Antonio Pacinotti (1841-

1912) ed ebbe subito una grande diffusione: consentì la realizzazione dei primi

impianti di illuminazione e di elettrificazione industriale.

L’utilizzo come motore è certamente il più comune specie nella versione a magneti

permanenti. Per le grandi possibilità di regolazione che questo motore offre, esso

è diffusissimo nell’automazione.

Una spira/ bobina in presenza di un

campo d’induzione magnetica B

viene sollecitata da una coppia di

forze che la pone in rotazione.

Su questo principio si basano i motori

elettrici

ELETTROMOTORE: motore che funziona con corrente continua

Principio di funzionamento: una spira, libera di ruotare attorno ad un asse, viene posta in un campo d’induzione magnetica B; essa è connessa a due semianelli C e C’ di rame e attraverso le due spazzole a contatto strisciante S e S’ di grafite (è un conduttore ed ha la proprietà di auto lubrificarsi), alla batteria elettrica.

La spira quando è percorsa da una corrente viene sollecitata da una coppia di forze F e –F che la fa ruotare (in senso orario se osservata dall’alto).

La spira raggiunge la posizione con la superficie perpendicolare a B, dove avviene il distacco dei semianelli dalle spazzole e, subito dopo (la spira prosegue il suo moto per inerzia) avviene l’inversione dei contatti. Tale inversione assicura la rotazione continua della spira nello stesso senso.

Nella pratica i motori sono molto più

complessi: alla spira si sostituisce

un’armatura costituita da un nucleo di

ferro opportunamente sagomato e

laminato (per ridurre le correnti

parassite di Foucault) su cui sono

avvolte numerose spire. Le estremità

dell’avvolgimento dell’armatura sono

connesse a molte strisce di rame,

dette segmenti, che costituiscono il

commutatore. Inoltre i magneti permanenti sono sostituiti da elettromagneti.

Tutto ciò serve ad intensificare l’azione torcente della coppia di forze e nel

contempo a rendere meno brusca le torsione e a realizzare una rotazione continua

più scorrevole. I circuiti dello statore e del rotore sono alimentati dallo stesso

generatore di corrente continua.

Ve: tensione continua di alimentazione

dell’avvolgimento di eccitazione Le, cioè

dell’avvolgimento che genera il flusso

magnetico di eccitazione Θe. Tale

avvolgimento si trova sulla parte fissa del

motore detto statore.

Va: tensione continua di alimentazione del

rotore detta di armatura

Ia: corrente detta di armatura che circola nel rotore.

Poiché la forza che si genera nel rotore ha una certa distanza dal suo asse di

rotazione, si crea una coppia motrice Cm che fa ruotare il rotore.

Cm = Ka* Θe* Ia

Ka: caratteristica del motore che una volta costruito è costante

Θe: flusso di eccitazione dello statore

In pratica una volta costruito il motore, possiamo regolare la coppia motrice

agendo o sul Θe oppure su Ia

Il movimento del rotore all’interno del flusso magnetico costante Θe genera

all’interno del rotore una forza elettromotrice E di verso opposto alla tensione di

armatura. E = Ka * Θe*nr dove nr: è il numero giri del rotore al minuto

L’equazione del circuito del rotore/armatura è: Va= E+ Ra*Ia

Ra: resistenza del filo che costituisce l’avvolgimento di armatura

Va= E+ Ra*Ia E= Va - Ra*Ia = Ka * Θe*n nr=(Va -Ra*Ia)/ Ka *Θe

GENERATORE DI CORRENTE CONTINUA O DINAMO

Una spira, libera di ruotare attorno al

proprio asse, è immersa in un campo

magnetico. I suoi terminali sono

connessi a due semianelli C e C’.

Ogniqualvolta la spira si dispone

ortogonalmente al campo, i contatti fra

semianelli e spazzole vengono

scambiati.

La corrente nella spira si mantiene sempre nello stesso verso (che consideriamo

positivo). La corrente nel circuito esterno inserito tra i collettori C e C’ risulta

positiva e pulsata.

Dalla combinazione di più correnti tra

loro sfasate si ottiene una corrente

positiva pressoché continua

(raddrizzata e smussata)

E’ un

piccolo generatore adatto a fornire elettricità ad una

bicicletta per far luce nella notte.

Un magnete permanente viene ruotato all’interno di

una bobina con il vantaggio di non far muovere la

bobina stessa.

La parte superiore della dinamo viene

a contatto con il cerchione della

gomma che ruota quando la bicicletta

sta in movimento.