Motore a corrente continua

• rotore (indotto). Costituito da un pacco di lamierini con cave di alloggiamento per le spire

• statore (induttore). Costituito da un magnete permanente cavo con due poli ortogonali

• sistema di spazzole con collettore. Necessario all'alimentazione del rotore

Si basa sulla legge di Lenz. In presenza di un campo magnetico, sul rotore si sviluppa una forza elettromagnetica di verso opposto al campo magnetico induttore.

Nei motori DC la coppia massima si genera in prossimità dei poli del campo magnetico (spira parallela alle linee di campo). La coppia minima si ha quando il conduttore è perpendicolare alle linee di campo.

Per avere una coppia uniforme si aggiungono bobine nel rotore, così da avere più momenti a coppia massima.

• reazione di indotto

  • conseguenza della forza di Lenz

  • porta ad una deformazione delle linee del campo magnetico verso il senso di rotazione del motore

  • si riscontra nel passaggio da funzionamento a vuoto a sotto carico

  • porta ad un calo della coppia motrice e velocità di rotazione

  • si risolve aumentando la tensione di alimentazione

• reazione di commutazione

  • messa in contatto di una lamella del collettore con le spazzole

  • ogni volta che si allontanano lamelle e spazzole si ha scintillio

    • problemi di natura elettromagnetica (interferenze)

La caratteristica meccanica indica come le diverse grandezze di un motore interagiscono tra loro.

Viene generalmente si ipotizzano tensione e intensità del campo magnetico costanti, andando a studiare numero di giri e coppia

La caratteristica meccanica viene analizzata con un grafico (numero di giri; coppia). Generalmente la coppia diminuisce con l'aumentare del numero di giri.

Dal grafico si possono notare:

• che la coppia di spunto si ha alla messa in moto, con n=0

• che a numero di giri a vuoto la coppia è nulla

• che esiste un punto di equilibrio dato dall'intersezione tra coppia resistente e coppia del motore

  • il motore tenderà naturalmente ad assestarsi a quei valori di coppia

Al variare della tensione di alimentazione:

• se aumenta la tensione, aumenta il numero di giri e la coppia massimi

• se diminuisce la tensione, diminuisce il numero di giri e la coppia massimi

Vengono usati per aumentare la coppia motrice. Ciò viene fatto amplificando il campo magnetico statorico.

Vi sono 3 tipi di collegamento:

• eccitazione in serie

  • bobine del rotore e dello statore collegate in serie

  • coppia inferiore ma alta velocità

  • inversione di rotazione non ottenibile

  • per regolare la velocità si usa un reostato o si cambia il numero di spire dell'induttore

• eccitazione in parallelo

  • bobine del rotore e dello statore collegate in parallelo

  • coppia maggiore ma minore velocità

  • inversione di rotazione non ottenibile

  • per avviamento e regolazione velocità necessario un reostato

• eccitazione indipendente

  • rotore e statore alimentati indipendentemente

  • maggiore controllo sui parametri di coppia e velocità

  • per invertire il senso di rotazione basta invertire la polarità di alimentazione di uno dei due

• possono funzionare con corrente sia continua che alternata

• velocità elevate ed indipendenti dalla frequenza

• regolazione di velocità molto semplice

  • la velocità dipende dalla tensione di alimentazione

• a parità di potenza hanno dimensioni e peso molto contenute

Applicazioni

• usati nei piccoli elettrodomestici e negli utensili da lavoro

• poco usati in campo industriale

• regolazione della tensione di alimentazione

  • è il metodo più semplice

  • può essere fatta con un reostato

  • aumentare la tensione aumenta coppia e numero di giri massimi

• regolazione PWM

  • in questa tecnica la tensione viene erogata per impulsi che si ripetono con una certa frequenza. Maggiore è la durata del'impulso più rapidamente ruoterà il motore

    • il PWM modula la tensione media, con durate ridotte la tensione media è ridotta e quindi anche la velocità

      • per avere velocità massima è sufficiente imporre durata massima

La velocità si può regolare:

• in anello aperto

  • non c'è retroazione

  • costi minori

  • per la regolazione si usa uno dei due metodi precedenti

  • per invertire la rotazione si inverte l'alimentazione sui morsetti o con un ponte H

• in anello chiuso

  • bisogna misurare la velocità effettiva

  • la velocità va confrontata con il valore desiderato

  • il risultato influisce direttamente sulla tensione di alimentazione

Vantaggi:

• inversione di marcia semplice:

  • sufficiente invertire la polarità di alimentazione

    • inverte il verso del campo magnetico

• reversibilità:

  • applicando una coppia esterna al motore, la macchina genererà AC

    • si comporta da dinamo

    • se alimentiamo il motore in questa condizione abbiamo un freno

• elevato rapporto peso/potenza

• facili da regolare come velocità e come coppia

• ingombri ridotti

• economici

• facile alimentazione

• semplice inversione di polarità

Svantaggi:

• usura

• scintillio

• spazzole fragili, causano anche picchi di tensione

• limitata velocità massima (causa spazzole)

• non utilizzabili in ambienti ATECS