Lezioni di Elettrotecnica 4. Motori elettrici in corrente continua

Un motore elettrico è un motore in grado di convertire eneregia elettrica in energi emccanica. E si distinguono in varie tipologie. Motore a corrente continua, asincroni, sincroni, corrente alternata spazzaole etc. etc. Il loro utilizzo dipende dall’ambito della sua applicazione , dai costi di acquisto, di funzionamento, dalla velocità di rotazione etc. etc.
I motori elettrici sono soggetti alla tecnologia del tempo per quanto concerne l’impiego dei migliori materiali magnetici conduttori e isolanti.

Per quando riguarda i

 Materiali  Conduttori l’utilizzo più comune è il rame che garantisce caratteristiche di bassa resistività, facile da trattare e elevate proprietà di adattabilità. Per contro si tratta di un materiale costosto.

Materiali Ferromagnetici.

Si dividono in tre macrocategoria.

• dolci
• duri
• magnieti permanenti

A seconda della loro isteresi come mostra il grafico.

Motori in Corrente Continua

Sono i meno diffusi sul mercato e sono richiesti in applicazioni dove è necessario regolare la velocità di rotazione come robot industriali e macchine utensili, ma li ritroviamo anche in campo automobilistico negli accessori vedi tergicristalli elettrici, finestrini, ventilatori, climatizzazione .
Sono costruiti secondo il seguente schema. All’esterno troviamo uno statore di materiale ferromagnetico . All’interno del quale sono fissati una serie di magneti permamenti aventi polarità alternata . Sui quali sono fissate delle bobine . All’interno del motore elettrico è posto un rotore di materiale ferromagnetico laminato

All’interno del rotore viene posto un avvolgimento in rame che collega lo collega tramite le bobine ai magneti permanenti. Il tutto termina con un’anima di ferro laminato che si chiama Commutatore o collettore. Quando questo viene eccitato da una corrente continua si crea una forza dovuta alla tensione continua sull’avvolgimento rotorico.

E si genera ma forza motrice data da

Qunando il dispositivo interno inizia a ruotare. Il collettore commuta le connessioni delle bobine del rotore inventendone il senso di percorrenza della corrente questo processo fa si che il campo magnetico risultante è sempre ortogonale a quello del campo elettrico.

La fem di rotazione indotta in questo modo risulta essere pari a

Nella pratica i motori in corrente continua vengono inoltre dotati di particolari avvolgimenti compensatori applicati nella parte esterna del rotore al fine di evitare smagnetizzazioni del campo risultante e eventuali scintilli che possono portare a varizioni significative della fem indotta risultante.

Schema Elettrico Motore in Continua.

Per quanto vi abbiamo detto un motore elettrico può essere schematizzato come

e le equazioni che regolano il circuito sono

dove

• sono evidenziate tensioni e correnti V e I .
• E è la fem indotta con relativo flusso
• Φ flusso utile per polo,
• Ψe flusso concatenato con il circuito di eccitazione,
• B e J coefficiente di attrito viscoso e momento di inerzia equivalente di tutte le parti in movimento del sistema riportate alla velocità del motore [J= Jm+∑Jci(Ωci/Ω)2],
• Ω velocità angolare del motore,
• C e Cr coppia sviluppata e coppia resistente equivalente riportata alla velocità del motore
  [Cr=Cc(Ωc/Ω)/ηr con ηr rendimento del riduttore], KE=keΦ e KT=ktΦ costanti di f.e.m. e di coppia

Quando il dispositivo viene eccitata la corrente assorbita è molto elevata (corrente di spunto) in quanto viene totalmente assorbita da lui per mettersi in “moto” . Il suo valore particolarmente elevato potrebbe danneggiarne il motore e per questo motivo si limita tramite un reostato di avviamento.
Questo valore rappresenta una sorta di sicurezza a che non si guasti il dispositivo è è dato da

Nonostante i motori continui siano di semplice realizzazione e il loro costo sia relativamente basso, necessitano di una manutenzione periodica dai costi elevati specialmente in quelli in ambito industriale.