Motori Elettrici e Generatori
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V.Sezer (*) |
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(*) Istanbul Technical University |
Sommario
In questa sezione impareremo che cosa è un motore elettrico, come funziona, come selezionare il motore elettrico appropriato, che cosa è un motore elettrico e il rapporto tra un motore elettrico e un generatore.
Motori Elettrici
In termini semplici il motore elettrico è una macchina che trasforma l’energia elettrica in un movimento meccanico.
Operazione dei Motori Elettrici
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Quando la spirale è alimentata, un campo magnetico si genera intorno all’indotto. Il lato sinistro dell’indotto viene spinto dal magnete di sinistra e spinto verso destra creando un movimento rotatorio. |
L’indotto continua a ruotare |
Quando l’indotto si allinea orizzontalmente, il commutatore cambia la direzione della corrente attraverso le spire cambiando il campo magnetico. Il processo si ripete poi da solo |
La maggior parte dei motori elettrici operano attraverso l’elettromagnetismo ma esistono anche motori basati su altri fenomeni elettromeccanici, come le forze elettrostatiche e l’effetto piezoelettrico. Il principio fondamentale secondo il quale i motori elettromagnetici sono basati è che c’è una forza meccanica su qualsiasi filo che conduce elettricità e contiene all’interno un campo magnetico. La forza viene descritta dalla legge di Lorentz ed è perpendicolare sia al filo che al campo magnetico. In un motore rotativo, c’è un elemento rotatorio, il rotore.
Il rotore ruota perché i fili ed il campo magnetico vengono collegati in maniera tale che si sviluppa una forza sull’asse del rotore.
La maggior parte dei motori magnetici sono rotativi, ma esistono anche tipi lineari. In un motore rotativo, la parte rotante (di solito quella interna) è chiamata rotore, e la parte fissa è chiamata statore. Il motore contiene elettromagneti che sono avvolti a spirale su una struttura. Sebbene questa struttura sia spesso chiamata indotto, questo termine è spesso usato erroneamente. L’indotto è quella parte del motore attraverso cui viene erogato il voltaggio in entrata o quella parte del generatore attraverso cui viene generato il voltaggio in uscita. Secondo il modello del motore sia il rotore che lo statore possono servire da indotto.
Scegliere il Motore Elettrico appropriato
I motori elettrici, sia i motori a corrente alternata che a corrente continua si presentano in diverse forme e dimensioni. Alcuni sono motori elettrici standardizzati per gli usi più generici. Altri motori elettrici sono intesi per compiti specifici. In ogni caso i motori elettrici dovrebbero essere scelti per soddisfare le richieste dinamiche delle macchine su cui essi vengono applicati senza superare la temperatura consentita dal motore. Quindi il primo ed importante passo nella selezione del motore elettrico è quello di determinare le caratteristiche dell’assorbimento – coppia e velocità rispetto al tempo o coppia rispetto alla velocità. La scelta del motore elettrico è anche basata su obiettivi quali potenza e costo.
Generatori Elettrici
Un motore elettrico trasforma l’energia elettrica in movimento meccanico. Il compito della trasformazione, quello di convertire il movimento meccanico in energia elettrica, è accompagnato da un generatore o dinamo. Faraday scoprì che se un conduttore elettrico come un filo di rame è mosso attraverso un campo magnetico, la corrente elettrica giungerà al conduttore. Così l’energia meccanica del filo è convertita in energia elettrica dalla corrente che passa attraverso il filo.
Questa operazione sfrutta la Legge di Lorentz ma nella direzione opposta. Alcune applicazioni usano un singolo espediente che può agire sia da motore elettrico che da generatore elettrico. Il miglior esempio di questo è una macchina elettrica con i freni rigeneranti. Durante la fase dell’accelerazione le macchine elettriche assorbono l’energia meccanica dai motori elettrici ma quando hanno bisogno di frenare, il motore elettrico si trasforma in un generatore elettrico e converte l’energia meccanica dei freni in un’energia elettrica immagazzinata nelle batterie.
Riferimenti
Robert H. Bishop, (2002), “The Mechatronics Handbook”
Links
http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_motor
http://www.ieee-virtual-museum.org/collection/tech.php?id=2345877&lid=1
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