APPUNTI DI ELETTROTECNICA ed ALTRO

Su Come funziona Commutazione Circ. Equivalenti Formule

Quando un conduttore di indotto, tramite la lamella del collettore cui è collegato, abbandona il contatto con la spazzola, la corrente che lo percorre si inverte passando dal valore I/2 al valore -I/2, ( conduttori rossi nella animazione di destra), nell'ipotesi di una macchina a due vie interne.  

Chiameremo tempo di commutazione il tempo impiegato dalla lamella del collettore ad abbandonare completamente la spazzola e vale, se v è la velocità periferica delle lamelle ed l  la loro larghezza tc=l/v. Durante questo tempo i conduttori attraversano l'asse neutro geometrico (separazione tra le zone polari, verde e giallo nell'animazione) e la spazzola si trova in contatto con due lamelle. La superficie di contatto tra la spazzola la  lamella che sta per abbandonarla, diminuisce secondo la legge Sc(t)=Sl*(1-t/tc) avendo indicato con Sl  la superficie della lamella. Quando tutta la superficie della lamella è in contatto con la spazzola la densità di corrente nella lamella è d=I/Sl. Durante il tempo di commutazione, la porzione di lamella ancora in contatto con la spazzola è attraversata dalla corrente il(t)=I/2+i(t) essendo i(t) l'intensità di corrente nei conduttori in cui sta avvenendo l'inversione, i quali formano una spira (spira in commutazione) essendo posti in contatto dalla spazzola. L'ideale sarebbe che nella  porzione di lamella che sta abbandonando la spazzola la densità rimanesse costante. Imponendo questa condizione potremo ottenere l'andamento ideale della corrente i(t). 

Dunque: 

I/Sl = (I/2+i(t))/(Sl*(1-t/tc))

da cui si può ricavare l'andamento ideale di questa intensità di corrente:

i(t)=I/2-I*t/tc

E' questa l'equazione della retta mostrata in figura. L'andamento reale della corrente però si discosta da tale retta ed ha all'incirca l'andamento della seconda curva (rossa) della stessa figura. Si capisce allora come, essendo i valori di i (t) mediamente più elevati di quelli ideali, la densità di corrente aumenta tanto più quanto minore è la superficie di contatto. Al momento del distacco è massima. Tutto questo è causa di surriscaldamento delle lamelle e di archi (scintillio) tra spazzola e lamella.

Lo scostamento dall'andamento ideale è dovuto:

- all'induttanza della spira in commutazione;

- alla deformazione del campo induttore per la reazione di indotto che sposta in avanti l'asse neutro.

Il modo più efficace per limitare questo fenomeno, causa di usura di collettore e spazzole, e riportare più vicino all'andamento ideale la i(t),  è quello di usare poli supplementari posti sull'asse neutro percorsi dalla corrente di indotto in modo da creare un campo magnetico che favorisca l'inversione.

 

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