FUNZIONAMENTO DEI SISTEMI ELETTRICI, ELETTRONICI E DI CONTROLLO - 5_1_3_2 Configurazione basica e principi di funzionamento di : Motori elettrici a corrente continua

 

Si possono trovare molti motori in corrente continua in applicazioni di tipo casalingo: a bordo è possibile trovare l’utilizzo di un motore in corrente continua come motore di propulsione, seguiamo il funzionamento di questa macchina elettrica

In quest’animazione video comprenderemo la logica di funzionamento e la loro costruzione. Iniziamo con il più semplice del motore in corrente continua, il motore è come mostrato nell’animazione, statore (N – S), rotore e collettore

Lo statore fornisce un campo magnetico costante e l’armatura, che è la parte rotante, è una semplice bobina. L’armatura è collegata ad una sorgente di corrente continua attraverso una coppia di anelli (collettore). Quando la corrente attraversa la bobina, una forza elettromagnetica è indotta su di essa secondo la legge di Lorentz.

Così la bobina inizia a ruotare. Da notare cosa succede durante la rotazione: gli anelli del commutatore collegati con l’alimentazione di polarità opposta, sul lato sinistro la corrente fluirà in direzione opposta a noi, mentre sul lato destro fluirà sempre verso di noi. Questo assicura che l’azione della coppia è sempre nella stessa direzione durante il movimento del rotore.

Così la bobina continuerà a ruotare, ma se osserviamo da vicino l’azione della coppia sulla bobina noteremo che quando la bobina è quasi perpendicolare al flusso magnetico, il momento torcente è quasi nullo.

Questo provocherà un movimento irregolare del rotore se lo si fa funzionare come motore in corrente continua. Per superare questo problema, aggiungiamo una bobina al rotore con relativa coppia di anelli dedicati. Con questa disposizione quando la prima bobina è in posizione verticale, la seconda bobina sarà collegata alla fonte di alimentazione in modo che la forza del motore è sempre presente nel sistema.

Inoltre più bobine ci sono, più regolare sarà la rotazione del motore. Nel motore reale le bobine sono inserite dentro fessure del rotore costituiti da strati di acciaio ad alta permeabilità magnetica. Questo permetterà di migliorare l’interazione del flusso magnetico

Le spazzole sono tenute in contatto col collettore attraverso delle molle per mantenere l’alimentazione. Per motori in corrente continua di piccole taglie vengono usati magneti permanenti come statore. Molto spesso viene usato un campo elettromagnetico. Il campo elettromagnetico della bobina è alimentato dalla stessa alimentazione DC 

Le bobine possono essere collegate agli avvolgimenti rotorici in due diversi modi parallelo e serie. Il risultato è di due differenti tipi di costruzione di motore elettrico corrente continua , motori «SHUNT» e «SERIE».

Il motore «SERIE» ha una buona coppia di spunto, ma la velocità scende drasticamente con il carico. Il motore «SHUNT» ha una coppia di spunto bassa ma è in grado di funzionare a velocità quasi costante indipendentemente dal carico agente sul motore.

A differenza di altre macchine elettriche, i motori a corrente continua presentano una caratteristica unica: la produzione di un campo elettromagnetico (EMF) inverso. Una bobina rotante in un campo magnetico produce un campo elettromagnetico EMF secondo il principio dell’induzione elettromagnetica.

Gli avvolgimenti rotanti hanno lo stesso comportamento, verrà indotto un campo elettromagnetico EMF interno che si oppone alla tensione di ingresso applicata. Il campo elettromagnetico EMF inverso riduce di molto la corrente nell’avvolgimento ed è proporzionale alla velocità del rotore.

All’avviamento del motore il campo elettromagnetico EMF inverso è molto basso, quindi la corrente nell’avvolgimento è molto alta e porta alla bruciatura del rotore. Così un corretto meccanismo di partenza controlla la tensione d’ingresso applicata necessaria nei grandi motori a corrente continua.