Macchina a corrente continua

Macchina a Corrente Continua

• Struttura
• Definizione = è una macchina elettrica rotante e reversibile, caratteristicamente è composta da 2 parti: lo statore e il rotore.

L'avvolgimento di eccitazione è posto sullo statore e l'avvolgimento di armatura è sul rotore. I due avvolgimenti sono chiaramente alimentati in continua.

Statore

Lo statore comprende il nucleo magnetico statorico e l'avvolgimento di eccitazione.

Il nucleo ha 2 funzioni: fa da struttura di sostegno per la macchina e funge da ponte permeabile al suo interno e richiude le linee di flusso.

Nota: il circuito statorico è massiccio ma per svolgimento laminato, perché soggetto alla variazione di flusso dovuto all'alternanza delle cave.

Rotore

Il rotore ha una forma cilindrica sulla cui superficie sono praticate delle cave destinate ad ospitare i conduttori degli avvolgimenti di armatura.

A causa della rotazione, il nucleo rotorico è interessato da flusso variabile, e perciò è costituito da lamierini.

La connessione agli avvolgimenti di armatura avviene tramite le colletture partiziano fissato sull'asse e adesso

Il collettore è costituito da un insieme di lamelle sul farsi. Un'estremità delle lamelle è destinata all'alternato. Il portaspazzole è portante di grafite per il collegamento elettrico con le connessioni.

INDOTTO AD ANELLO

Il primo rotore costruito è stato il rotore ad anello, o anello di Pacinotti.

Il rotore è un cilindro cavo su cui sono avvolte uniformemente le spire o, dato un avvolgimento inusso. Al rotore le linee di campo sono radiali. I conduttori esterni tagliano le linee del campo e per questo sono attivi. I conduttori interni non sono interessati dai fem indotte e sono quindi passivi.

I conduttori a sinistra sono sotto l'influenza del polo N, mentre quelli a destra sono sotto l'influenza del polo S.

Sul ogni elettrone la forza di Lorentz agente è:

• \( F_L = e l \vec{v} \times \vec{B} \)
• \( = e \ v B \ s \) \text{seno} \( \frac{\pi}{2} \)

\( \vec{v} \) e \( \vec{B} \) sono ortogonali, quindi:

• \( f_L = e \ v \ B \)
• La fem è \( e = \frac{f_L}{q} \) quindi \( e = B \ l \ v \)

La fem indotta di \( e \) è la stessa di \( B \).

Due conduttori diametralmente opposti forniscono fem uguali e opposte, questo vuol dire che essi f_L si invete sull'anello.

Possiamo vedere le fem su ciascun conduttore come una batteria. I morsetti a e b dividono il circuito in due rami in parallelo. Nel circuito chiuso formato da queste 2 serie di conduttori RE total fem è nulla, per B segia UKT, e quindi non può circolare corrente.

REAZIONE D'INDOTTO

A VUOTO: L'unico campo che interessa la macchina è quello induttore generato dalle correnti di eccitazione.

A CARICO: La corrente alternata genera anch'essa un campo detto di indotto o d'armatura. I fenomeni che derivano dalla formazione del nuovo campo costituiscono la REAZIONE D'INDOTTO.

La f. m. m. generata dalla corrente di armatura ha una distribuzione gradinata di cui gradini corrispondono a un conduttore spazato. Tale andamento è approssimabile ad un triangolare.

Per avere l'andamento di Hδ basta considerare la cmm a sua area media.

Dato che il traferro non è costituito tra l'equilindaos avrà il seguente andamento

Nota: Ovviamente le campo indotto e quello induttore non esistono separatamente, ma si compongono tra loro dando luogo ad un unico Campo risultante e quindi ad un unico flusso non divisibile.

Come noto, delle macchine la saturazione del materiale ferromagnetico impedisce l'applicazione della sovrapposizione degli effetti.

Quando Id ₀ la reazione d'indotto è smagnetizzante e quindi il campo H diminuisce.

Quando Id > 0, la reazione è magnetizzante e quindi il campo H totale tende ad aumentare. Tuttavia, a causa della saturazione, esso rimane inferiore alla somma dei due effetti.

In conseguenza di carico la reazione d’indotto causa una distorsione del campo dato anche effettua ritornando alla corrente d’armatura.

L’effetto magnetizzante su metà smagnetizzante sull’altra metà.

Si nota anche lo spostamento del picco d'inversione del campo nel verso del mtd.

Avviamento

La I_av a regime è: V = R_av i + Rω i + Rωw perché in DC a regime l'induttanza si comporta come un corto circuito.

Per limitare la ei e.d.t e le perdite Joule su R_a si sceglie piccola.

All’avviamento ω = 0 e quindi la corrente assorbita dalla macchina è limitata dalla sola R_av:

I_av = ^V/_Rav ≈ 20 I_nom

Ovviamente una corrente così elevata non è accettabile e così si inserisce un reostato di avviamento in serie all'avvolgimento d'armatura.

La I_av diventa pari a ^V/_{Rav + Ravw} che si fa coincidere con 2 ÷ 3 I_nom.

Di conseguenza all'avviamento la macchina sviluppa una coppia pari a 2 ÷ 3 volte la nominale e quindi è in grado di avviarsi anche se a pieno carico.

Le caratteristiche meccaniche avrà una pendenza inizialmente verticale che si fa diminuisce:

• T_av = KΦ V/_{Rav + Ra}

Man mano che il rotore accelera la E = KΦω aumenta e la i tende a diminuire.

Di conseguenza si disinserisce progressivamente il reostato fino ad escluderlo del tutto.

La fase di avviamento prevede quindi il passaggio di una caratteristica all'altra!

Motore con eccitazione in serie

L'avvolgimento d'eccitazione e quello d'armatura sono tra loro in serie: I = Ie

La LKT a regime è: V = Ē + (Ra + Rf) I con Ē = kΦω

Avviamento

All'avviamento ω ≅ 0 e quindi Ē è prossima allo zero. Questo vuol dire che Rf determina I, limitata solo da Ra e Rf, ossia calcolata I = V/(Ra + Rf)

Dal momento che I è vincolato con la corrente d'eccitazione, al suo aumentare, naturalmente anche la flusso aumenterà, e sarà quello del suo valore saturo.

La LKT diventa quindi: V = (Ra + Rf) I + Kds o I = (V - Kωds)/ (Ra + Rf)

Di conseguenza l'espressione della coppia elettromagnetica sarà:

C = KΦs I = KΦs ( V - Kωds)/(Ra + Rf)

Funzionamento post avviamento

Man mano che naturalmente ω aumenta la I diminuisce. Questo vuol dire che superata caratteristica magnetica si giunga sul tratto lineare in cui

• KΦs = μ I -vettore non saturo

φμ⁸ + fgI

Quindi per velocità più elevate e dunque LKT diventa:

• V = (Ra + Rf) I + μfuI ω ⇒ I = V/(ωLμfu + Ra + Rf)

Di conseguenza l'espressione della coppia diventa:

C = KΦI = LμfuI² - Lafu (v²/(ωLfu + Ra + Rf)²)

Ad note velocità la reattanza provenuta sulle resistenze e la coppia il declin:

C = (N²/(v²L—)).

CARATTERISTICA DI REGOLAZIONE

La caratteristica di regolazione mostra come variazione della corrente di eccitazione del rotore (e quindi della corrente d’armatura) pure mantenere costante la tensione di morsetto.

1. Fissare la velocità di tenso desiderato Vb. Si considera il punto P di cui sono noti I_a* e I_f*.
2. Noti R_a e R_c → costruiamo tracciando di resistenza
3. Sposto il triangular in modo che A abbia come ordinata V_S e appartenga andovà alla curva tolliscosa del nuovo punto A’ = I_T, dove → corrente di eccitazione necessaria per avere:V_a quando scrive I_a
4. Procedere questo per ottenere gli altri punti

DINAMO CON ECCITAZIONE IN DERIVAZIONE

Circuito di locomotori in parallelo a quello di eccitazione

LKC: I = I_a + I_C

A V _interne = l_i e gli aumengemi sono tra loro in serie.

AUTOECCITAZIONE

Questo tipo di macchino è in grado di AUTOECCITARSI se è presente una magnetizzazione residuale.

Si può ottenere la caratteristica a vuoto staccando l’avvolgimento d'eccitazione dalla speciale e alimentandola con una sorgente indipendente. La caratteristica non possiere per ovviare la causadella magnetizzazione residua.

Quando il carico è scollegato, la dinamo vado come quando lo suo stesso avvolgimento di eccitazione Risolve:

E = (R_a + R_F) I∑ R_F I_T volia di carico

Lf La Eq. fa scorre I_F, la P_IF aumenta Φ e quindi E si=l’mesla la rescta e acessin