Ai terminali di una bobina che ruota
all'interno di un campo magnetico costante si preleva una
tensione il cui valore è determinato dalla legge di Faraday-Lenz.
Con riferimento al disegno il flusso
magnetico concatenato con la bobina è pari
Fc=N*B*S*cos(wt+a)
dove S è l'area della superficie delle spire, N il numero delle spire della bobina, w la velocità angolare di rotazione della bobina, wt+a l'angolo tra la perpendicolare alla superficie delle spire e le linee di forza
magnetiche di induzione B, a angolo
all'istante 0.
Applicando la legge di Faraday-Lenz
si ottiene
UAB=EM*sin(
wt+a)
essendo
EM=N*B*S*w
Poiché le spazzole P ed N sono costantemente in contatto
con gli anelli A e B, collegati ai terminali della bobina, si ha sempre
UPN=UAB
per cui la tensione alle spazzole PN è alternata sinusoidale.
Per avere alle spazzole una tensione
unidirezionale bisognerebbe scambiare i contatti tra le spazzole
e gli anelli esattamente negli istanti in cui la tensione tra
A e B inverte la sua polarità.
E' proprio quello che si ottiene collegando i terminali
della bobina a due semianelli A e B, isolati tra loro. Allora,
per mezzo giro la spazzola P è in contatto con A mentre la N è in contatto con B, per l'altro mezzo giro la situazione si inverte.
(vedi figura)
I due semianelli svolgono la funzione di raddrizzatore meccanico e
danno origine a quello che è l'organo che caratterizza le macchine a
corrente continua: il collettore
Salve,bellissimo il vostro sito!
Al liceo non ho mai fatto sta roba e ora mi trovo un po in difficoltà col corso di macchine elettriche.Non ho capito una cosa: se le spazzole sono posizionate nell'asse interpolare allora il flusso concatenato è massimo, ma la fem è nulla giusto?quindi non capisco,in presenza di tante bobine e tante lamelle,come faccia ai morsetti a presentarsi una somma di sinusoidi che da quasi corrente continua...forse sono un po in confusione...grazie!!
Non fate caso al commento "ecco la cag..a della settimana". Caso mai considerate il "tutto qui" finale dell'osservatore invisibile, ma non nel senso in cui l'osservatore lo dice, quanto piuttosto della semplicità del principio di funzionamento del motore a corrente continua.
caro prof. gradirei una risposta a questa domanda.In un generatore eolico,collegato ad una dinamo, se aumentano i giri dell'elica,aumentano sia la tensione sia la corrente prodotta?Oppure aumenta la potenza prodotta con tensione costante?scusi la mia poca conoscenza della materia!
Un'osservazione: che senso ha questa domanda come nota di questa pagina? C'è un forum di fisica apposito. Ad ogni modo, in via del tutto eccezionale:
1)Si
2 e 3))Il flusso è B*S*cosalfa: Se B, S ed alfa sono costanti il flusso è sempre lo stesso, indipendentemente dalla velocità della spira e dall'accelerazione della spira. Il flusso cambia solo se cambia B oppure S oppure alfa o tutti insieme e solo in quel caso si ha fem indotta.
Considero le linee di forza del campo magnetico terrestre Bo supponendole di direzione e verso da sud verso nord. Considero una spira "che circonda una superficie di area S e disposta verticalmente e con la normale a questa superficie S che ha direzione sud-nord".
1) Se la spira sta ferma allora il flusso di Bo attraverso la superficie S (se non ho capito male) dovrebbe essere proprio Bo*S.
2) Se invece questa spira si muove a velocit� costante (sempre da sud verso nord) come varia il flusso Di Bo concatenato con la spira?
Se non ho capito male, se mi muovo a velocit� "costante" il flusso concatenato dovrebbe rimanere costante (anche se forse di valore diverso rispetto al caso della spira ferma) e quindi la variazione dello stesso flusso concatenato nel tempo essere nulla (non dovrei quindi produrre f.e.m. indotta sulla spira) E' corretto il ragionamento.
3) Se invece la spira si muove di moto accelerato uniforme sempre nella stessa direzione sud-nord, allora il flusso concatenato con la spira dovrevbbe crescere uniformente e quindi la variazione del flusso concatenato con la spira essere costante. Se non ho capito male in questo caso dovrei ottenere una f.e.m. indotta di valore costante?
4) Se fosse esatto il ragionamento precedente (punto 3), quali formule dovrei utilizzare per quantificare la f.e.m. indotta?
Grazie.
Certo: il flusso sotto il Nord è l'inverso di quello sotto il sud, quindi varia, quindi produci fem.
Ti faccio notare che far girare l'indotto significa proprio far trasitare la bobina alternativamente sotto poli nord e sud alternativamente.
Se invece di fare ruotare la spira, la facessi muovere semplicemente avanti e indietro (tra polo nord e polo sud e viceversa) con una opportuna legge oraria
s=s(t). C'e' la possibilita di ottenere una qualche forma di f.e.m. indotta ai capidella spira?
Grazie.
io sto facendo una relazione sulle macchine a cc e non riesco a capire bene il funzionamento dello statore rotore e avvolgimenti, mentre mi e chiaro il discorso collettore spazzole.ù
gradirei si mi può spiegare brevemente il funzionamento di quei tre elemnti tra di loro perchè ho un po di confusione.
grazie e cordiali saluti
1) E' proprio ciò che ho cercato di mostrare in questa pagina.
Un vero successo dunque per me!
Ad ogni modo cercherò di dirlo anche con altre parole per vedere se riesco a rimediare...
Il collettore fa in modo che le spazzole siano in contatto sempre con conduttori che si trovano nella medesima posizione fisica, per cui la tensione ai loro capi è costante, perché il campo magnetico responsabile della tensione indotta è costante e pure la velocità di rotazione.
2)Per la reazione di indotto ho cercato di rispondere altrove. Qui per esempio.
3)La reazione di indotto fa sì che nella mezzeria dei poli, che è l'asse neutro perché nei conduttori in transito non è indotta alcuna fem essendo nulla l'induzione, l'induzione magnetica sia diversa da zero. Lo zero dell'induzione magnetico si trova allora spostato rispetto alla mezzeria, per cui si dice che si è spostato l'asse neutro.
Prof.Martini, non mi sono chiare alcune cose:
1)Come fa il collettore-spazzole a convertire le f.e.m.i alternate in continue
2)Perchè avviene la reazione di indotto e quali sono i suoi effetti
3)Perchè l'asse neutro, a causa della reazione di indotto si sposta nel verso della rotazione?
Grazie
mi scusi, ma la bobina chi la fa ruotare? e il campo magnetico chi lo crea? la spiegazione è inappuntabile, ma almeno si poteva a mio avviso spiegare meglio la situazione iniziale
Per la prima domanda: rotore fermo non significa non percorso da corrente. Non è la fem mozionale che produce la corrente ma la tensione applicata. La fem indotta si oppone alla tensione applicata, quindi limita la corrente. Quando è ferno perciò la coppia che si esercita sul rotore è addirittira la massima perché massima è la corrente.
Per la seconda: la risposta è sì, ovviamente; è una macchina a corrente continua in fondo e sarebbe quantomeno curioso che la sua alimentazione fosse alternata. All'interno dei singoli conduttori d'armatura la tensione e la corrente sono effettivamente alternate però; la coppia spazzole-collettore , che modifica durante la rotazione i conduttori che sono in contatto con i morsetti di alimentazione, fa sì che l'alimentazione possa essere continua.
Come ho cercato di spiegare schematicamente proprio in questa stessa pagina, senza molto successo, a quanto pare.
Ing. Martini, avrei da chiederle dei chiarimenti riguardo al funzionamento del motore c.c.:
Il campo fisso generato al traferro dall'eccitazione induce una tensione, ad una certa pulsazione, nell'avvolgimento dell'indotto , ciò perchè si suppone che l'indotto tagli le linee di flusso ad una certa velocità. Tale tensione viene raddrizzata dal sistema collettore+spazzole generando al traferro un campo fisso che interagisce con quello generato dall'eccitazione dando origine ad una certa coppia. In virtù di questo come si avvia un motore a c.c. se inizialmente il rotore e fermo?
Ma gli avvolgimenti del rotore sono alimentati in continua attraverso le spazzole? Se si perchè?
Avrei un grosso chiarimento da chiedere, la domanda potrebbe essere al quanto banale... Perchè nei motori a corrente continua il cos(fi) vale 1? qual'è la differenza da unmotore asincrono trifase dove in quest'ultimo il cos(fi) può valere 0.8...??
Se mi potrebbe dare delucidazioni in materia le sarei davvero grato.
Grazie, distinti saluti
Mich
Le spazzole non sono in contatto con il solo conduttore che passa per l'asse neutro. Se, considerando una macchina bipolare, si parte da una spazzola per raggiungere l'altra si fa un percorso costituito dalla metà dei conduttori (è chiamato via interna). In ognuno di questi conduttori esiste un valore di fem diverso da zero, dipendente dalla posizione in cui si trova nel polo, e la fem alle spazzole è la somma di tutte queste fem che sono in serie tra loro. Durante la rotazione i conduttori che costituiscono la via interna cambiano, ma dal punto di vista delle spazzole non cambia nulla perché la nuova serie di conduttori della via interna occupa le stesse posizioni fisiche quindi è sede delle stesse fem prodotte dai conduttori precedenti.
Per ottenere una f.e.m. sempre unidirezionale, ma il più possibile costante, basta aumentare il numero dei conduttori distribuiti sulla circonferenza dellindotto rotore e, conseguentemente, il numero di settori del raddrizzatore. Ma ogni conduttore è sede di f.e.m. di tipo sinusoidale, con valore massimo che si raggiunge quando passa nella posizione dellasse orizzontale , mentre è Il valore nullo di f.e.m. si raggiunge invece quando i conduttori transitano sullasse verticale definito asse neutro perché lì i conduttori, muovendosi tangenzialmente al campo, non sono soggetti a taglio di flusso. Ed è in questa posizione, di tensione nulla e di inversione del senso della corrente, che si preleva la f.e.m. risultante fra le spazzole.
Non ho capito il funzionamento delle spazzole e nn ho capito come fa ad essere la f.e.m. il piu possibile costante, se nel caso in cui i conduttori si trovano in corrispondenza dell asse neutro,il potenziale si annulla e si inverte.
La lezione, molto breve, spiega semplicemente, almeno cerca, il principio di base della macchina a corrente continua. Non è un'analisi completa della macchina, ma solamente un'analisi semplificata della sua parte più caratteristica, il collettore che consente di avere all'esterno una corrente ed una tensione unidirezionali mentre nei singoli conduttori tensioni e corrente sono alternate.
Esistono comunque anche nel sito lezioni con maggiori dettagli, oltre ai numerosi link, richiamati anche tra gli argomenti correlati
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