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D.C. motor

Premessa

Il motore a corrente continua è stato il principe degli azionamenti elettrici ed anche attualmente, in una fase in cui il motore asincrono per merito dell'inverter, lo sta sostituendo in moltissime applicazioni, conserva un suo spazio vitale per la migliore dinamica e la maggior semplicità del controllo elettronico. La lezione illustra i principi di funzionamento e costruttivi, definendo il modello matematico comunemente utilizzato in base a cui sono forniti dal costruttore i dati tecnici.

Parti fondamentali e funzionamento.

Il principio di funzionamento di ogni motore elettromagnetico può essere espresso con la legge

F=I.B.l         m.1

 Se un filo di lunghezza l [M], percorso da corrente I [A] è perpendicolare alle linee di forza di un campo magnetico di induzione B [T], agisce su di esso una forza trasversale F [N]. Verso e direzione della forza si trovano con la regola della mano sinistra. Si veda in proposito la lezione del sito (paragrafo principio del motore)

Le fig. mcc.1 ed mcc.2 mostrano la struttura di un motore c.c. le cui parti fondamentali sono:

·         l'eccitazione, posizionata sullo statore, che crea l'induzione magnetica B, realizzata con magneti permanenti o con avvolgimenti.

·       L' armatura costituita dai conduttori posizionati in apposite cave ricavate in direzione assiale nella periferia esterna di rotore, che formano un avvolgimento chiuso.  In essi scorre la corrente I per la lunghezza utile l.

·        il collettore: organo fondamentale e caratteristico,  che consiste in un cilindro di lamelle conduttrici isolate tra loro e collegate a punti simmetricamente distribuiti sull'armatura.

·      le  spazzole di carbone, fisse, che strisciando sul collettore convogliano la corrente continua dell'alimentazione nei conduttori d'armatura.

Il collettore svolge la funzione di raddrizzatore meccanico. La corrente nei singoli conduttori è infatti alternata mentre la corrente che arriva tramite le spazzole è continua. E' il collettore che fa avvenire l'nversione della corrente in modo tale che il suo verso dipenda unicamente dalla posizione fisica in cui durante il moto il conduttore viene a trovarsi. Nella stessa posizione fisica il verso della corrente è sempre lo stesso, qualunque sia il conduttore che la occupa. La distribuzione delle correnti rimane dunque immutata mentre i conduttori si muovono. Se ci si svincola dal fatto che la sede della corrente sono i conduttori e ci si concentra solo sulla corrente, è come se l'armatura fosse ferma. E' il collettore che "sostituisce" i conduttori facendo assumere al nuovo arrivato la corrente del precedente.

La figura mcc. 1 rappresenta una sezione longitudinale della macchina, tagliata e rettificata; la mcc. 2 una sezione frontale, lato collettore.

Ponendo il palmo della mano sinistra verso il Nord (quindi rivolto verso il foglio) con le dita nel senso della corrente nei conduttori sotto quel polo (colore blu), il pollice dà il verso della forza che agisce tangenzialmente al rotore. Il quale è perciò sottoposto ad una coppia motrice, dovuta al contributo delle forze tangenziali di tutti i conduttori d'armatura. Il rotore assume la velocità v verso destra, indicata con la freccia verde, che diventa costante quando la coppia motrice uguaglia la coppia resistente. Nella rotazione i conduttori cambiano di posizione e la corrente in essi si inverte, come già detto, ma i diversi conduttori che occupano ciclicamente la medesima posizione sono soggetti sempre alla stessa forza poiché la corrente che li percorre ha, in quella posizione, sempre lo stesso valore e lo stesso verso.

La rotazione fa nascere in ogni conduttore una f.e.m. che si oppone, per la legge di Lenz, alla tensione di alimentazione che invia nell'armatura la corrente. E' dunque una f.c.e.m  rispetto alla corrente. La sua polarità può essere verificata con la regola della mano destra: per i conduttori nel polo Nord, palmo verso il foglio, pollice nel senso della velocità: le dita danno il polo positivo. La f.c.e.m. è illustrata nel disegno ed il suo valore è determinato nel paragrafo successivo. La f.c.e.m. riduce dunque la corrente che l'alimentazione imporrebbe all'avvolgimento, e che sarebbe limitata unicamente dalla resistenza ohmica, ma non l'annulla, se il motore per mantenere costante la sua velocità necessita di coppia motrice. Si raggiunge a regime, come in ogni sistema fisico stabile, una situazione di equilibrio, caratterizzata in questo caso dall'uguaglianza tra la tensione applicata e la f.c.e.m.

In definitiva la corrente è determinata dalla coppia resistente applicata e la velocità di regime raggiunta dipende dalla tensione applicata.

mcc. 1

 

mcc. 2

La forza controelettromotrice

Il campo magnetico induttore (o di eccitazione) è prodotto o da magneti permanenti o da elettromagneti. Può avere una o più coppie polari, indicate con p.

Nell'avvolgimento d'armatura si possono individuare almeno due vie interne. Si chiamano così gli insiemi di conduttori appartenenti all'avvolgimento d'armatura, che portano da una spazzola all'altra. Sono sempre pari, in genere indicati con 2a, e vanno da un minimo di 2 (nel qual caso l'avvolgimento di dice di tipo serie) ad un massimo di 2p (avvolgimento parallelo) .

Nella figure mcc.1 ed mcc.2 la prima via interna è costituita dai conduttori: 1-4'-2-5'-3-6'; la seconda da: 3'-6-2'-5-1'-4.

In valore assoluto si può porre pari ad EA la tensione dei conduttori 1',1,4',4 ; ad EB quella dei conduttori 2',2,5,5'; ad EC quella di 3',3,6,6'. Si ha allora che Le tensioni delle due vie sono uguali, e ciascuna corrisponde alla somma delle tensioni dei conduttori che stanno sotto un polo.

E1=2.(EA+EB+EC): (1-1'-2-2'-3-3')

E2=2.(EA+EB+EC): (4-4'-5-5'-6-6')

L'insieme dei conduttori sotto un polo si può perciò considerare come sorgente di un'unica f.e.m. che chiameremo tensione di polo Ep. Indicando con Em la tensione media in un conduttore (che varia per il variare di B nei diversi punti del traferro) e con N il numero totale dei conduttori, la tensione di polo vale Ep= (N/2p).Em. Per velocità di rotazione è costante si avrà

Em = Bm.l.v

Dove l è la lunghezza assiale del conduttore , v è la velocità periferica legata alla velocità angolare wm, da v= wm. D/2 con D diametro del rotore e Bm= F/Sp dove Sp=l. pD/2p è la superficie occupata da un polo magnetico mentre F è il flusso del polo.

Sostituendo si ha:

Em = (F/Sp).l.wm.D/2= (F/ (pD/2p)).wm.D/2=p.(F/ p).wm=(F/ p).wel

 

Da cui

Ep=(N/2p). p.(F/ p).wm=(N/2). (F/ p).wm=Kpw. F.wm

m. 2

Con Kpw= (N/2 p)

La tensione in una via è sempre un multiplo della tensione di polo pari al numero delle tensioni di polo che compongono una via, che è p/a con p numero di coppie polari e a numero di coppie di vie interne E=Ep.p/a.

In definitiva la tensione alle spazzole è

E= Kw.F.wm     m.3

Con Kw= (p/a).Kpw=pN/2pa

NB: invece della velocità angolare si usa spesso il numero di giri al minuto n. Si ha che wm=2pn/60. Allora si scrive

E=Kn.F.n          m. 4

con Kn = (2p/60).Kw= (p/a).N/60.

Quando l'eccitazione è costante, in particolare nel caso di motori a magneti permanenti, si ha

E=K.wm

m.5

La costante K= Kw.F, che si misura in V*s/rad, è generalmente fornita con i dati tecnici del motore ed è detta costante di tensione o anche costante di macchina

La Coppia motrice

La coppia motrice si può ricavare dalla considerazione che ogni conduttore vi contribuisce con la sua forza media trasversale, ma può essere ottenuta anche applicando il principio di conservazione dell'energia.

Supponendo nulle le perdite per effetto joule nell'avvolgimento di armatura, la f.c.e.m. è esattamente uguale alla tensione applicata U=E, e la potenza elettrica assorbita (P=U*I) coincide esattamente con la potenza meccanica (Pm=Cm.w), se escludiamo anche le perdite per attrito.

Si può allora scrivere a regime, quando la velocità angolare è costante, indicando con Cem la coppia elettromagnetica, esattamente uguale alla coppia meccanica per l'assenza di attriti:

P=U.I=Cem.wm =E.I= I.Kw. F.wm

m. 6

Da cui immediatamente

Cem= Kw. F. I

m. 7                

Anche in tal caso se l'eccitazione è costante si avrà

Cem= K. I

m.8

K è la stessa costante di macchina definita in precedenza.

Le m.3 ed m.7 costituiscono le equazioni cardine, nel funzionamento a regime, del motore a corrente continua ideale, privo cioè di qualsiasi perdita, quindi nelle ipotesi U=E; Cem=Cm

Per il motore reale si avrà invece, dovendo tener conto della caduta di tensione e delle coppie di attrito si avrà: 

U=E+DU       Cem=Cm+C    m. 9

Dove DU e Ca rappresentano rispettivamente la caduta di tensione dovuta alla resistenza dell'avvolgimento d'armatura e Ca la coppia d'attrito.

Le espressioni di E e Cem sono sempre le stesse (m.3 ed m.7).

Reazione di indotto

Il campo magnetico prodotto dall'eccitazione è modificato da quello prodotto dalla corrente assorbita denominato reazione di indotto. Durante il funzionamento dunque il campo magnetico risultante al traferro è la combinazione dell'eccitazione e della reazione di indotto. Il campo magnetico di reazione si sovrappone a quello d'induttore trasversalmente: il suo massimo si ha cioè sull'asse neutro o interpolare (dove il campo induttore è nullo) ed è nullo sull'asse polare dove il campo induttore è massimo. Ne consegue un indebolimento del flusso su metà superficie polare ed un rafforzamento sull'altra metà. Se il motore lavora in zona lineare di magnetizzazione, il flusso totale non cambia, ma se entra in zona di saturazione magnetica l'indebolimento è maggiore del rafforzamento per cui il flusso diminuisce.

In definitiva la configurazione del campo magnetico si deforma, ma la deformazione è tale che il valore totale del flusso per polo, da cui dipendono velocità e coppia, non si modifica, almeno nelle macchine in cui si può trascurare l'effetto della saturazione magnetica. Per ridurre l'indebolimento del flusso che si ha in presenza di saturazione, sulle grosse macchine sono previsti, nelle espansioni polari, degli avvolgimenti compensatori che, percorsi dalla stessa corrente dell'avvolgimento d'armatura,  con verso ad essa opposto, annullano il campo di reazione.

Riepilogando: la conseguenza della reazione di indotto non compensata è, per quanto riguarda le formule, una diminuzione di F quindi di E e di Cem. Si deve allora porre

E = E0- DE ; Cem= Cem0- DC ; m.8

con E0 e Cem0 rispettivamente fem e coppia corrispondenti al valore del flusso che si ha a vuoto, con corrente d'armatura nulla.

Un ulteriore effetto della reazione di indotto è di spostare la posizione in cui l'induzione è nulla, cioè l'asse neutro, che in assenza di corrente d'armatura, corrisponde esattamente alla mezzeria tra polo Nord e Sud.

In prima approssimazione si può ad ogni modo ritenere il flusso polare indipendente dalla reazione di indotto. Dobbiamo inoltre considerare che se l'eccitazione è ottenuta con elettromagneti, il flusso può essere variato mediante la regolazione della corrente di eccitazione.

Commutazione

Osservando la figura mcc. 1 si nota che quando una lamella del collettore transita sotto una spazzola e viene sostituita dalla successiva (in fig. la 4 con la 3) nei conduttori che a queste lamelle fanno capo (3,3' e 6,6') e che vengono cortocircuitati nell'intervallo di tempo in cui la spazzola è contemporaneamente in contatto con le due lamelle, la corrente  si inverte. La posizione spaziale dei conduttori che vengono cortocircuitati dalle spazzole è il piano di commutazione. Esso dipende dalla posizione delle spazzole che, generalment, e è tale da far coincidere il piano di commutazione con il piano dell'asse neutro. Ciò infatti consente di ottenere la massima E possibile e, contemporaneamente, di non avere f.e.m. indotta nei conduttori che risultano cortocircuitati.

La commutazione ideale richiede che la corrente totale si ripartisca in modo direttamente proporzionale alla superficie di contatto spazzole-lamelle in modo che la densità di corrente sulle stesse si mantenga costante evitando surriscaldamenti e l'arco elettrico (scintillio) che si forma nel momento del distacco della lamella dalla spazzola se la densità di corrente arriva a valori elevati con  campo elettrico superiore alla rigidità dielettrica dell'aria.

Complessi fenomeni impediscono però la commutazione ideale:

  • le spire in commutazione per effetto della loro induttanza producono per la legge di Faraday-Lenz una tensione che si oppone alla variazione della I;
  • a reazione di indotto sposta la posizione del piano neutro rispetto a quello di commutazione;
  • la resistenza di contatto spazzole-lamelle non è costante;
  • possono esserci f.e.m. di mutua induzione nella spira considerata

Poiché lo scintillio deteriora collettore e spazzole, per ridurne gli inconvenienti si adottano diversi accorgimenti. Principalmente:

  • poli ausiliari, posti sulla mezzeria dei poli principali, con avvolgimenti in serie all'armatura;
  • avvolgimenti compensatori, di cui si è già detto, per annullare la reazione di indotto;
  • spazzole con resistenza di contatto sufficientemente elevata;
  • basso valore d'induttanza delle spire in commutazione
  • ed anche spostamento del piano di commutazione rispetto al piano neutro.

Circuito equivalente E Modello matematico

Il simbolo del bipolo utilizzatore motore a corrente continua, è mostrato nella fig. 3.

 

                               a

mcc. 3

La circonferenza rappresenta l'avvolgimento chiuso d'armatura composto di almeno 2 vie interne, i rettangoli neri rappresentano le spazzole collegate ai morsetti; U ed I sono la tensione applicata ai morsetti e la corrente assorbita totale che si ripartisce nelle vie interne. Lo schema di fig. 3 va bene per una eccitazione a magneti permanenti. Se l'eccitazione è prodotta da un avvolgimento, lo schema va completato indicandone il tipo di alimentazione: i motori si distinguono nelle loro caratteristiche di funzionamento, proprio per il modo in cui si ottiene il flusso.

Le considerazioni sul funzionamento che saranno successivamente completate per il modello matematico, definiscono il

  • circuito equivalente d'armatura, costituito dalla serie della resistenza vista dalle spazzole, Ri, dalla f.c.e.m. E prodotta dal flusso magnetico reale, e, in regime dinamico, cioè quando si devono imporre rapide variazioni di tensione e di corrente per ottenere le desiderate accelerazioni o decelerazioni, dall'induttanza Li
  • il circuito equivalente dell'eccitazione che è un bipolo che ha la resistenza dell'avvolgimento, Re. Anche in questo caso se si prevedono rapide variazioni della tensione di alimentazione per la variazione del flusso, occorre introdurre in serie l'induttanza Le dell'avvolgimento di eccitazione.

Esistono i quattro tipi di eccitazione (indipendente, derivata, serie, composta) illustrati in figura mcc.4.

mcc.4

Riassumendo le equazioni che definiscono un modello matematico, valido anche nel passaggio da una condizione di equilibrio ad un altra, cioè in regime transitorio, sono:

  • E=K.wm
    • equazione della f.c.e.m.
  • Cem= K. I
    • equazione della coppia
  • U = E + Ri*i + Li*di/dt
    • equazione elettrica d'armatura. di/dt è la derivata della corrente d'armatura, cioè la velocità con cui varia la corrente ed è nulla quando a regime permanente, quando I=costante.
  • Cem= Cr + J*dwm/dt
    • equazione meccanica in cui Cr è la coppia resistente e J è il momento di inerzia del motore. dwm/dt è l'accelerazione, nulla a regime permanente quando wm è costante.

Alle precedenti equazioni, valide per motori a magneti permanenti, va aggiunta, nel caso di motori con avvolgimento di eccitazione, l'equazione

  • Ue=Re*ie+Le*die/dt
    • relativa all'avvolgimento di eccitazione.

La trattazione dettagliata del modello in regime dinamico richiede un articolo di approfondimento a parte. Per il funzionamento a regime permanente, quando correnti e velocità sono costanti, basta porre uguali a zero il termini in cui compaiono le derivate di tali grandezze.

SPECIFICHE tecniche DI Motori a Magneti permanenti

Nei fogli tecnici per motori a corrente continua usati negli azionamenti sono in genere i seguenti dati. Essi fanno riferimento al modello matematico illustrato nel paragrafo precedente.

  • Coppia nominale: Cn [Nm]
    • In genere è la coppia continuativa erogabile a rotore bloccato. La coppia erogabile diminuisce al crescere della velocità. Il suo andamento è in genere indicato con grafici o calcolabile.
  • Coppia alla massima velocità CnMax
    • coppia erogabile continuativamente alla velocità massima.
  • corrente nominale In [A]
    • è quella corrispondente alla coppia nominale. Il rapporto tra la coppia e la corrente nominali fornisce la costante di coppia, che coincide con la costante di tensione se la velocità è misurata in rad/s.
  • corrente massima IMax [A]
    • è il valore massimo sopportabile senza pericolo di smagnetizzazione dei magneti permanenti.
  • velocità nominale: nMax (rpm);
    • è la velocità massima per la quale il motore è meccanicamente dimensionato
  • resistenza di armatura: Ri [ohm]
    • deve comprendere sia il valore misurato per l'avvolgimento vero e proprio che la resistenza delle spazzole. In genere è riferita a 25°C
  • induttanza di armatura: Li[H]
  • momento di inerzia J [kg][m2]
  • costanti di tempo
    • elettrica: te=L/Ri [ms]
    • meccanica: tm=J*Ri/K2 [ms]
    • termica: tq=[minuti]

Bilanci energetici

Come ogni macchina reale il motore fornisce una potenza meccanica Pm inferiore alla potenza elettrica assorbita Pa. La differenza è costituita dalle perdite, Pp, ed il rapporto tra la potenza meccanica e quella assorbita definisce il rendimento h del motore.

Pp=Pa- Pm; h=Pm/Pa

Le perdite sono di diverso tipo, elettriche e meccaniche, e tutte si risolvono in sviluppo di calore che aumenta la temperatura del motore. Le norme CEI distinguono le perdite in:

·        perdite costanti: P0

  • perdite a vuoto nel ferro attivo;
  • perdite meccaniche per attrito e ventilazione;
  • perdite a vuoto nelle altre parti metalliche.

·        perdite di eccitazione: Pecc

  • perdite per effetto joule nell’avvolgimento di eccitazione e nei relativi reostati di regolazione
  • perdite dell’eccitatrice quando questa è azionata meccanicamente dall’albero principale;

·        perdite sotto carico: Pep

  • perdite per effetto joule nell’avvolgimento di indotto e negli avvolgimenti percorsi dalla corrente di indotto (poli ausiliari, compensazione, eccitazione serie e relativi reostati;
  • perdite alle spazzole

·        perdite addizionali sotto carico: Padc

  • perdite dovute al carico nel ferro attivo e nelle altre parti metalliche;
  • perdite per correnti parassite negli avvolgimenti di indotto;
  • perdite dovute alla commutazione.

Si ha allora

Pp=P0+Pecc+Pep+Padc

 

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Commenti e note

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di ,

Tensioni indotte nei conduttori in commutazione che rende difficoltosa l'inversione della corrente provocando scintillio alle spazzole

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di ,

Grazie per la risposta. Saprebbe dirmi quali svantaggi comporta lo spostamento dell' asse neutro?

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di ,

Per definizione

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di ,

Salve, non mi è chiaro perchè l'induzione sarebbe nulla sull'asse neutro e massima su quello polare. Qualcuno può aiutarmi?

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di ,

Innanzitutto la ringrazio e le faccio i complimenti per l'ottimo sito, volevo inoltre segnalarle l'esistenza del carattere " π", più che altro perchè rappresentare due grandezze diverse con lo stesso simbolo può creare un pò di confusione.

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di Daniela,

Devo pilotare un motDC 24V 250W con una corrente a rotore bloccato di 600A. E' necessario mettere un filtro su alimentazione e spazzole del motore DC per proteggere i circuiti di pilotaggio a monte?? Che filtri si possono utilizzare??

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di ,

gasto,
non hai fatto altro che costruire un raddrizzatore ad una semionda, il pi� semplice ma anche il meno efficiente. Non c'� alcun divieto per questo tipo di raddrizzatore. Ovviamente devono essere rispettate le norme di sicurezza che ogni apparecchiatura messa in commercio esige. Dipende poi dalle caratteristiche dell'apparecchiatura di cui far� parte stabilire se rispetta anche le norme di compatibilit� elettromagnetica. Per quanto riguarda il forum, non � che non ci sia gente in grado di risponderti. Io sono comunque uno del forum, l'amministratore tra l'altro, ma ci sono altri anche molto pi� esperti di me che non � che siano stati presi alla sprovvista dalla tua domanda. Ripeto, hai fatto un semplice raddrizzatore, il pi� semplice che esista. Non hai inventato nulla di particolare. Se nessuno ti ha risposto � perch� non ha trovato il tempo (non ci sono obblighi per rispondere), non aveva osservazioni particolari da fare poiché non c'è nulla di strano che un raddrizzatore raddrizzi e che un motore cc funzioni con una tensione raddrizzata, e siamo in un periodo in cui molti degli esperti che partecipano sono in ferie

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di gasto,

Egr Prof Martini
Le faccio una domanda "strana" che ho già fatto nel forum ma nessuno pare sia in gradi di rispondermi.
Ho un motore in CC a magneti permanenti con tensione nominale di 240 Vcc e 50 Watt di potenza all'asse. Se lo metto in serie a un diodo, dimensionato adeguatamente, e alimento il tutto dallarete a 230Vca il motore funziona e gira, a vuoto, con velocità prossima a quella nominale. A carico il motore assorbe una corrente impulsiva monopolare che è costituita da picchi quasi sinusoidali che iniziano e finiscono alle intersezioni della tensione semisinusoidale di rete e la tachimetrica del motore.
In pratica il motore funziona.
La domanda è questa: è possibile mettere in commercio un arnese siffatto? oppure non è possibile per le norme vigenti? e quali?

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di max,

avrei bisogno di sapere se esiste una formula per calcolare il passo cava ed il passo al collettore quando il motore in c.c. è costituito da avvolgimenti sia embricati che ondulati. grazie buona giornata

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di ,

In un avvolgimento parallelo le 2*a vie interne sono collegate in parallelo tramite 2*a spazzole, a positive, a negative. E' importante che ogni via interna abbia la stessa fem. Se la realizzazione della macchina fosse simmetricamente perfetta, sarebbe in effetti così, in quanto i conduttori distanziati di 360 gradi elettrici (360/p gradi meccanici, con p numero di coppie polari), si troverebbero in identiche situazioni nei successivi campi polari. Ma la simmetria non è perfetta per cui la fem nei conduttori è leggermente diversa. La fem delle varie vie risulterebbe allora leggermente diversa e si instaurerebbero correnti di circolazione tra le file di spazzole omonime che renderebbe difficile la commutazione. Le connessioni equipotenziali che collegano le lamelle collegate ai conduttori che dovrebbero avere teoricamente lo stesso potenziale, obbligano tali conduttori ad avere lo stesso potenziale e le correnti di circolazione che necessariamente comunque si formano, transitano per tali collegamenti e non attraverso le spazzole, eliminando il problema cui in precedenza si è accennato.

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di edmondo,

Salve Ing. Martini. Potrebbe spiegarmi la funzione degli avvolgimenti equipotenziali in un indotto di motore c.c.? Grazie

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di ,

Claudio:
1)
Per quel che riguarda l'osservazione finale, hai ragione: i conduttori da considerare sono 3,3' e 6,6' (e non 4 e 4' come era erroneamente scritto).

2)
Per le prime considerazioni ti conviene chiederti: in che zona si trovano i conduttori che formana la spira in commutazione? La risposta che ti dovresti dare è: sull'asse interpolare. La tensione nella spira in commutazione è la somma delle tensioni mozionali, E=B*L*v, indotte in tali conduttori. L e V sono delle costanti, quindi E dipende esclusivamente dal valore dell'induzione al traferro che i conduttori in quel momento stanno tagliando. Se non ci fosse deformazione per reazione di indotto B sarebbe proprio nulla, ma così non è. Da qui l'utilità dei poli di commutazione che creano nell'asse interpolare un'induzione contraria a quella conseguente alla deformazione.

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di Claudio,

Vorrei avere dei chiarimenti per quanto riguarda il problema della commutazione luminosa e del flash al collettore. Dalla spiegazione (sia la vostra che quella del mio professore di macchine elettriche) sembra che la spira in commutazione abbia asse magnetico coincidente (a parte le oscillazioni) con l'asse magnetico della spira equivalente di eccitazione. Se è così, con questa spira non andrebbe a concatenarsi un flusso, che genera una tensione indotta mozionale (quando la spira si muove), dovuto alla distribuzione di induzione di eccitazione? In tale condizione i poli ausiliari non perderebbero di senso dato che il flusso concatenato col la spira in commutazione dovuto ad essi sarebbe pressoché nullo?
Evidentemente, dato che il motore funziona, non ho capito qualcosa (in realtà ho le idee molto confuse). p.s. Nell'esempio mostrato si dice che quando la spazzola è a cavallo tra le lamelle 3 e 4 i conduttori 3 e 4 sono cortocircuitati ed in essi si osserva l'inversione delle correnti. Mi sembrerebbe però che i conduttori in cui si inverte la corrente siano 3 e 6, sbaglio? p.p.s. Mi servidebbero anche delle spiegazioni reletive al fenomeno del flash al collettore e sull'impiego dei poli compensatori.

Rispondi

di Matteo Piazzi,

Egregio Ing. Martini, conoscendo il peso degli avvolgimenti in Rame per un Motore DC da 400 Watt di potenza è possibile calcolare quanto rame mi serve per realizzare rispettivamente un motore da 600, 850, 1000 Watt. Si tratta di motori per elettroventole del sistema di raffreddamento nel settore automobilistico. Ringrazio anticipatamente per la preziosa disponobilitè

Rispondi

di ,

Devi conoscere la coppia d'attrito iniziale e scegliere un motore che abbia una coppia d'avviamento maggiore. La potenza sviluppata alla velocità che sarà raggiunta dipende dalla coppia resistente a quella velocità , che il motore deve aver la possibilità di sviluppare ed è data dal prodotto di quella coppia per la velocità angolare. Il disco modifica influisce sul momento di inerzia del motore, quindi determina l'accelerazione, cioè il tempo per raggiungere la velocità di regime, non la potenza a regime del motore.

Rispondi

di ,

Deflussare significa ridurre il flusso magnetico induttore. Il quale è prodotto dalla corrente di eccitazione. Quindi deflussare significa ridurre la corrente di eccitazione o con un reostato o diminuendo la tensione di eccitazione. Si usa per una regolazione della velocità a potenza costante.

Rispondi

di Francesco,

Bungiorno Ing.Martini, lavoro da poco in una ditta di automazione industriale e sto avendo spesso a che fare con i motori a corrente continua. Vorrei porle la seguente domanda: che cos'è la CORRENTE DI DEFLUSSSAGGIO? qual'è il compito di un DEFLUSSATORE in un azionamento per motori a corrente continua? Grazie per l'attenzione

Rispondi

di ,

Certo, quando B=0 la coppia si annulla.
Ma coppia nulla non significa velocità nulla. La coppia non determina velocità ma accelerazione: è la seconda legge della dinamica.
Significa cioè che, quando dal momento in cui la coppia diventa nulla, il motore prosegue a velocità costante.
Ovviamente nella realtà ci sono gli attriti (cuscinetti, aria) per cui il motore diminuirà progressivamente la velocità spendendo l'energia cinetica accumulata.
Ciò che succede allora quando si diseccita la macchina mentre sta marciando è una improvvisa accelerazione. La corrente di eccitazione non si annulla istantaneamente ma con legge esponenziale. Il motore raggiunge una velocità che può essere molto elevata, quindi decelera, infine si ferma per la presenza di attriti, altrimenti manterrebbe la velocità raggiunta. Può darsi che il tutto avvenga senza danno per il motore, ma la brusca accelerazione potrebbe anche portarlo ad una velocità eccessiva.

Rispondi

di eddy,

effettivamente ho scritto davvero male. Volevo dire che essendo n inversamente proporzionale al flusso sicuramente se lo diminuisco la velocità aumenterà. Ma sempre per la stessa relazione se il flusso è zero n tende all'infinito. Ora la mia osservazione è questa: ma se il flusso diventa zero non sussiste più il principio di funzionamento del motore in c.c. in quanto per far si che si crei la forza = B*L*I occorre che ci sia un flusso magnetico. Spero di essere stato più chiaro

Rispondi

di ,

Capisco poco il senso dell'osservazione su questa pagina. Ad ogni modo ti faccio motare che, matematicamente, non si può dedurre che il motore si blocca, cioè n=0, perché per B=0 si ha E=0. Si ha infatti E=k*B*n e se B=0, si ha E=0 per una qualsiasi velocità finita, comunque alta. Inoltre bisogna sempre ricordare che la matematica che si usa è un modello della realtà e la realtà decide se il modello è corretto e non il viceversa. Si può allora provare a diminuire progressivamente l'eccitazione di un motore cc ed osservare che cosa fa il motore. Lo si può fare in un laboratorio e vedere se assomiglia a quanto si deduce dalla formula matematica, usata in modo corretto. La relazione da considerare è, per la velocità a vuoto: n=U/(K*Ie) dove U è la tensione di alimentazione costante, K una costante costruttiva, Ie la corrente di eccitazione. Al diminuire di Ie n aumenta.

Rispondi

di eddy,

se è vero che in un motore in c.c. quando viene meno l'eccitazione va in fuga, dovrebbe essere vero anche che dovrebbe bloccarsi data la relazione E=BxLxI dove B sarà 0 in quanto non c'è flusso. Salve e grazie

Rispondi

di ,

per Massimo
Sono in stretto contatto, ottenuto dalla spinta di molle oltretutto. L'aria è un isolante ed il passaggio di corrente attraverso l'aria è una scarica elettrica. La scarica elettrica deteriorebbe rapidamente il collettore, per le elevate temperature raggiunte, senza tener conto dell'inutile perdita di energia sotto forma di calore e di altri fenomeni collaterali, quali onde elettromagnetiche di disturbo a radiofrequenza. In definitiva se le spazzole non sono in stretto contatto con il collettore, se la macchhina divesse funzionare, il suo funzionamento sarebbe pessimo.

Rispondi

di Massimo,

Buongiorno Ing. Martini, non mi è ben chiaro se le spazzole sono in stretto contatto con il collettore oppure no. La corrente passa dalle spazzole al collettore per contatto oppure c'è uno strato di aria tra le spazzole stesse e il collettore? La ringrazio per l'attenzione. Massimo

Rispondi

di ,

La differenza è implicita nell'eq. m.9.
La coppia elettromagnetica Cem è quella totale sviluppata per interazione elettromagnetica tra statore e rotore, proporzionale al prodotto flusso per corrente. La coppia motrice è la parte di coppia elettromagnetica effettivamente applicata al carico utile, cioè la macchina operatrice azionata dall'albero. La differenza tra le due è dovuta al fatto che per ruotare il rotore deve vincere gli attriti meccanici (cuscinetti, ventilazione) e quella è la coppia di attrito.

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di Anonimo,

Buongiorno Ing.Martini

Nonostante la chiara spiegazione del paragrafo sulla coppia motrice non riesco ancora a capire la chiara differenza tra coppia motrice, coppia elettromagnetica e coppia attrito. Può gentilmente spiegarmi in parole povere la differenza?

Sono uno studente dell'istituto tecnico industriale di Caltanissetta.

Grazie.

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di ,

In teoria si. Se si cambia solo l'avvolgimento di armatura, si può modificare il rapporto N/a, quindi, a parità di tensione, in base alla m.4 cambia il numero di giri al minuto, n. Se poi si rifà l'avvolgimento di eccitazione, si può modificare anche il flusso, quindi, sempre in base alla m.4, cambia ancora n a parità di tensione.

PS:
mettere un nome quando si spedisce una nota!

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di ?????????,

Buon Giorno Ing.Martini

Vorrei sapere in relazione al motore DC se in un motore con avvolgimenti rifatti e quindi valori di isolamento campo e armatura diversi da motore originale possa verificarsi che quello rifatto abbia a parita di tensione di armatura una diversa velocita per magnetizzazione, valori di spire diversi dall'originale????

grazie

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