motori elettrici
DESCRIPTION
MOTORI ELETTRICI. ARGOMENTI MOTORI ELETTRICI. Principio di funzionamento dei motori elettrici: I ntroduzione Funzionamento di un motore in corrente continua Motore sincrono Motore asincrono Motore in corrente continua: Motore in corrente continua - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
MOTORI ELETTRICI
ARGOMENTI MOTORI ELETTRICI
Argomenti sui motori elettrici:Principio di funzionamento dei motori elettrici:
Introduzione
Funzionamento di un motore in corrente continua
Motore sincrono
Motore asincrono
Motore in corrente continua:
Motore in corrente continua
Generazione del campo magnetico statore e tipi di motori a magnete permanente in corrente continua
Motore brushless
Caratteristiche statiche e dinamiche di un motore in corrente continua
Glossario dei termini più usati nei motori elettrici
INDICEINTRODUZIONEMOTORI ELETTRICI
GLOSSARIO
Introduzione:
L'elemento che deve attuare il comando è detto attuatore
L'attuatore lo possiamo vedere come trasduttore perché trasforma una determinata forma di energia con
una forma d'energia diversa
INDICEINTRO. MOTORI ELETTRICIARGOMENTI SUI MOTORI ELETTRICI
GLOSSARIO
Introduzione al funzionamento dei motori elettrici:
Fenomeni legati alla presenza di campi magnetici:
Un conduttore rettilineo percorso da corrente, immerso in un campo magnetico, è soggetto a una forza il cui valore dipende dal valore
della corrente che circola nel filo, dal valore dell'induzione magnetica che lo interessa e dalla lunghezza del filo. Si possono determinare
tramite la regola della mano sinistra
Se una spira si muove in un campo magnetico, ai suoi capi nasce una forza elettromotrice indotta che è proporzionale alla velocità con cui le
linee di forza vengono tagliate
INDICEREGOLA DELLA MANO SINISTRAINTRODUZIONE
GLOSSARIO
Regola della mano sinistra:
INDICESPIRA IN UN CAMPO MAGNETICOIN. FUNZION. MOTORI ELETTRICI
GLOSSARIO
Spira immersa in un campo magnetico:
INDICECOPPIA INDOTTA PER LA CORRENTEREGOLA DELLA MANO SINISTRA
GLOSSARIO
Circuito motore elettrico con coppia indotta al passaggio della corrente:
INDICEFUNZIONAMENTO MOTORE ELETT.SPIRA IN UN CAMPO MAGNETICO
GLOSSARIO
Funzionamento di un motore in corrente continua:
La parte fissa è lo statore, in cui è generato un campo magnetico
Il rotore, o armatura, che ruota all'interno dello statore
Alle estremità di ogni spira ha un collettore solidale con le spire, realizzato con quattro settori conduttivi,
separati tra loro da materiale isolante
Due spazzole di grafite sono pressate da una molla sul collettore per avere un contatto elettrico; le spazzole
sono fisse quindi strisciano soltanto sul collettore e alle spazzole sono connessi terminali per l'alimentazione
delle spire
INDICESTATORE E ROTORE MOTORE CONT.COPPIA INDOTTA PER LA CORRENTE
GLOSSARIO
Statore e rotore di un motore in corrente continua:
GLOSSARIO
INDICEMOTORE SINCRONOFUNZIONAMENTO MOTORE ELETT.
Motore sincrono:
Un motore realizzato utilizzando la rotazione del campo magnetico è detto
motore sincrono poiché esiste sincronismo tra la velocità angolare con cui ruota il
campo magnetico e la velocità dell'asse del motore
GLOSSARIO
INDICEROTORE MOTORE SINCRONOMOTORE SINCRONO
Rotore in un motore sincrono:
Non è realizzato utilizzando conduttori attivi, ma per mezzo di espansioni polari
eccitati da appositi avvolgimenti
Le espansioni polari del rotore derivano dall'interazione tra due campi magnetici
diversi, uno generato dallo statore e l'altro dal rotore
GLOSSARIO
INDICESTRUTTURA MOTORE SINCRONOMOTORE SINCRONO
Struttura di un motore sincrono a singola fase e due coppie polari di rotore:
GLOSSARIO
INDICESEZIONI TRASVERSALI MOTORE SINCR.ROTORE MOTORE SINCRONO
Sezioni trasversali dei rotori di motori sincroni a magneti permanenti:
GLOSSARIO
INDICEPERCORSI FLUSSO MAGNETICO SUP.STRUTTURA MOTORE SINCRONO
Percorsi del flusso magnetico secondo gli assi diretto ed in quadratura di rotore in una
macchina sincrona a magneti permanenti superficiali:
GLOSSARIO
INDICEPERCORSI FLUSSO MAGNETICO INT.SEZIONI TRASVERSALI MOTORE SINCR.
Percorsi del flusso magnetico secondo gli assi diretto ed in quadratura di rotore in una
macchina sincrona a magneti permanenti interni o annegati:
GLOSSARIO
INDICEVELOCITA' MOTORE SINCRONOPERCORSI FLUSSO MAGNETICO SUP.
Velocità del motore sincrono:
V.M.S: n=(f*60)/p [rpm];
n=numero di giri al minuto
f=frequenza della corrente che genera il campo rotante
p=numero di coppie polari che generano il campo rotante
GLOSSARIO
INDICECONSIDERAZIONI MOTORE SINCRONOPERCORSI FLUSSO MAGNETICO INT.
Considerazioni finali sul motore sincrono:
La coppia motrice in un motore sincrono risulta continua solo se il rotore è sincrono con il campo
magnetico rotante, cioè se ruota alla stessa velocità del campo rotante
La caratteristica principale del motore sincrono è quella di ruotare esattamente alla stessa velocità del campo
rotante generato dallo statore, quindi tale motore non è autoavviante
In un motore sincrono la velocità è costante e non dipende dal valore del carico a cui è soggetto il motore
GLOSSARIO
INDICEMOTORE ASINCRONOVELOCITA' MOTORE SINCRONO
Motore asincrono o a induzione:
È molto simile al motore sincrono, ma può fare a meno dell'alimentazione esterna
delle spire di rotore
É autoavviante
Gli elementi attivi nel rotore sono i conduttori paralleli alle espansioni polari
dello statore
GLOSSARIO
INDICEPRINCIPI MOTORE ASINCRONOCONSIDERAZIONI MOTORE SINCRONO
Principio di funzionamento di un motore asincrono:
La rotazione del flusso Φ genera una tensione indotta nella spira
La conseguente corrente genera l'interazione con il campo magnetico e la
coppia
GLOSSARIO
INDICEVELOCITA' MOTORE ASINCRONOMOTORE ASINCRONO
Velocità del motore asincrono:
V.M.A: s=(n1-n2)/n1;
s=scorrimento, cioè la frazione di giro che il rotore perde per ciascun giro rispetto al campo
n1=velocità del campo
n2=velocità del rotore
n1-n2=velocità di scorrimento
GLOSSARIO
INDICECONSIDERAZIONI MOTORE ASINCRONOPRINCIPI MOTORE ASINCRONO
Considerazioni finali sul motore asincrono:
In un motore asincrono la coppia è direttamente proporzionale alla differenza tra le velocità angolari del
campo magnetico e del rotore
Il motore asincrono può autoavviarsi perché nella fase di avviamento la coppia ha un valore diverso da zero
Il campo magnetico rotante può essere generato con una singola fase o con un sistema trifase
In un motore asincrono la velocità non è costante, ma dipende dal valore del carico applicato
GLOSSARIO
INDICEMOTORI IN CORRENTE CONTINUAVELOCITA' MOTORE ASINCRONO
Motori in corrente continua: Sono dispositivi in grado di variare la propria
velocità in funzione di una grandezza di comando
Hanno un valore rilevante di coppia di spunto e possono sopportare sovraccarichi anche
notevoli
È una macchina reversibile, cioè può funzionare anche come generatore di tensione
continua
GLOSSARIO
INDICEUSO MOTORI CONTINUICONSIDERAZIONI MOTORE ASINCRONO
Dove vengono usati i motori in corrente continua:
Molto usati anche se con continue manutenzioni e costi più elevati rispetto ai motori in corrente alternata
Usati soprattutto nelle applicazioni in cui è necessario variare con continuità la velocità del motore in un campo esteso di
valori
Usati soprattutto nei servomotori, motori che devono essere in grado di rispondere con notevole prontezza a un comando
fornito loro in ingresso
I servomotori sono leggeri, con basso momento d'inerzia e bassa riluttanza di armatura e sono in grado quindi di
rispondere velocemente e modificare, una volta comandati, la velocità e la posizione dell'asse del servomotore
GLOSSARIO
INDICEVELOCITA' DI RISPOSTAMOTORI IN CORRENTE CONTINUA
Velocità di risposta o prontezza del motore in corrente continua:
La velocità di risposta o prontezza è una caratteristica dinamica del sistema e dipende
dagli elementi che nel sistema sono in grado di immagazzinare energia
Nel motore esistono due elementi in grado di immagazzinare energia: l'induttanza della spira di armatura (rotore) e la massa del rotore con il suo
momento d'inerzia
GLOSSARIO
INDICEGENERAZIONE CAMPO MAGENTICO DI STATOREUSO MOTORI CONTINUI
Generazione del campo magnetico di statore:
A seconda della tecnologia usata per generare il campo magnetico di statore, i
motori in corrente continua sono:
Motori a magnete permanente o PM (Permanent Magnet)
Motori a controllo di campo
GLOSSARIO
INDICEMOTORI PMVELOCITA' DI RISPOSTA
Motori a magnete permanente o PM:
Il campo magnetico di statore è generato da un magnete permanente
GLOSSARIO
INDICETIPI MOTORI PMGENERAZIONE CAMPO MAGNETICO DI STATOTRE
Tipi di motore a magnete permanente in corrente continua:
A seconda della tecnologia usata per realizzare l'avvolgimento di rotore
esistono tre tipi di motori a magnete permanente:
Iron-core
Surface-wound
Moving- coil o core-less
GLOSSARIO
INDICEIRON-COREMOTORI PM
Iron-core:I conduttori attivi di rotori sono alloggiati all'interno di cave
Il magnete permanente è realizzato utilizzando una lega di bario e ferrite oppure una lega di alluminio, nichel, cobalto e
ferro (AlNiCo) o ancora, un insieme di terre rare
I motori realizzati con questa struttura sono molto affidabili ed economici, ma presentano un elevato momento di inerzia del
rotore e un elevato valore dell'induttanza di armatura
Presenta il fenomeno del cogging, causato dal riscaldamento del sistema che innesca un'oscillazione continua della velocità
angolare del sistema
GLOSSARIO
INDICEMOTORE IRON-CORE TIPI MOTORI PM
Motore a magnete permanente iron-core:
GLOSSARIO
INDICESURFACE-WOUNDIRON-CORE
Surface-wound:
I conduttori attivi sono collocati sulla superficie esterna del rotore e fissati in piccole
scanalature (wound)
Grazie alla sua struttura siamo in grado di ottenere valori del momento di inerzia e
dell'induttanza di armatura minori rispetto ai motori iron-core e non presenta il fenomeno di
cogging
GLOSSARIO
INDICEMOTORE SURFACE-WOUNDMOTORE IRON-CORE
Motore a magnete permanente surface-wound:
GLOSSARIO
INDICEMOVING-COILSURFACE-WOUND
Moving- coil o core-less:Il rotore è costituito dall'insieme dei conduttori
attivi, sostenuti da un supporto cilindrico in vetro epoxy che ne migliora le caratteristiche di
resistenza meccaniche
Il nucleo di materiale ferro-magnetico che chiude il circuito magnetico è solidale con lo statore e
non ruota, quindi ha valori molto piccoli di momento d'inerzia del rotore
Le caratteristiche magnetiche del rotore consentono valori molto piccoli per l'induttanza di
armatura
GLOSSARIO
INDICEMOTORE MOVING-COILMOTORE SURFACE-WOUND
Motore a magnete permanente moving-coil:
GLOSSARIO
INDICEMIGLIORAMENTI DELLA RICERCAMOVING-COIL
Miglioramenti fatti grazie alla ricerca:
Sostituzione dei magneti di statore in AlNiCo con quelli in samarium-cobalto
Sostituzione dei conduttori di rame del rotore con conduttori di alluminio
GLOSSARIO
INDICECONSEGUENZE MIGLIORAMENTI DELLA RICERCAMOTORE MOVING-COIL
Conseguenze ai miglioramenti fatti grazie alla ricerca:
Miglioramento delle caratteristiche meccaniche e magnetiche del motore
Valori molto bassi della costante di tempo meccanica
Accelerazioni di valore molto maggiore rispetto ai motori a magnete permanente di altro tipo
Elevati valori di rendimento e di coppia
A parità di coppia, un ridotto spessore, che consente di costruire motori per circuiti stampati
GLOSSARIO
INDICEMOTORI A CONTROLLO DI CAMPOMIGLIORAMENTI DELLA RICERCA
Motori a controllo di campo:
Il campo magnetico di statore è generato da un avvolgimento alloggiato in apposite
cave dello statore, in cui viene fatta passare la corrente di eccitazione
GLOSSARIO
INDICECOLLEGAMENTI DELLA BOBINACONSEGUENZE MIGLIORAMENTI DELLA RICERCA
Tipi di collegamenti della bobina di eccitazione nei motori a controllo di
campo:
In serie al circuito di armatura e alimentata quindi dalla stessa corrente di armatura
In parallelo al circuito di armatura e quindi essere interessata dalla stessa tensione di armatura
In parte in serie e in parte in parallelo
GLOSSARIO
INDICECOLLEGAMENTO SERIEMOTORI A CONTROLLO DI CAMPO
Collegamento in serie al circuito di armatura:
Vantaggi:
Coppia di spunto maggiore
Velocità a vuoto più elevata
Svantaggi:
Se non connessa correttamente può provocare danni al sistema
GLOSSARIO
INDICECOLLEGAMENTO PARALLELOCOLLEGAMENTI DELLA BOBINA
Collegamento in parallelo al circuito di armatura:
Vantaggi:
Caratteristica velocità-corrente di armatura lineare
Svantaggi:
Valori minori di coppia e di velocità
GLOSSARIO
INDICECOLLEGAMENTO SIA PARTE SERIE CHE PARALLELOCOLLEGAMENTO SERIE
Collegamento in parte in serie e in parte in parallelo:
Vantaggi da tutti e due i tipi di connessione
GLOSSARIO
INDICEMOTORE BRUSHLESSCOLLEGAMENTO PARALLELO
Motore brushless:
Per questo tipo di motore si utilizza una tecnologia costruttiva in grado di eliminare
il gruppo collettore/spazzole perché il magnete permanente non deve essere
alimentato da una sorgente esterna
Sono usati come servomotori
GLOSSARIO
INDICESCHEMA MOTORE BRUSHLESSCOLLEGAMENTO SIA PARTE SERIE CHE PARALLLO
Schema di principio di un motore in corrente continua brushless:
GLOSSARIO
INDICESPIEGAZIONI MOTORE BRUSHLESSMOTORE BRUSHLESS
Spiegazioni sul motore brushless:L'inversione della corrente nei conduttori attivi è affidata a un
commutatore elettronico
Tramite dei sensori posti nel motore siamo in grado di sapere la posizione dell'asse
I conduttori attivi sono divisi in tre serie, con angolo di 120° tra loro, e alloggiati in apposite cave ricavate nello statore
Il commutatore è pilotato da una logica di controllo che elabora segnali dei sensori di posizione e genera comandi per attivare i
transistori
La diversa disposizione dell'avvolgimento fa sì che il motore brushless abbia minore resistenza termica verso l'esterno
rispetto altri motori in corrente continua
GLOSSARIO
INDICECARATTERISTICHE STATICHE E DINAMICHESCHEMA MOTORE BRUSHLESS
Caratteristiche statiche e dinamiche di un motore in corrente continua:
La condizione di regime di un motore è quella in cui la velocità angolare dell'asse è costante e corrisponde alla
grandezza di comando di ingresso
Le caratteristiche di funzionamento del motore rilevate nella condizione di regime costituiscono le caratteristiche statiche del
motore
Nel caso in cui si operi sulla grandezza di comando del motore variandola, il motore modifica la propria condizione di funzionamento di regime, portandosi, dopo un determinato
transitorio, in una condizione di regime diversa dalla precedente e determinata dal valore della variazione della
grandezza di comando
Le caratteristiche di funzionamento del motore rilevato in tale transitorio costituiscono le caratteristiche dinamiche del motore
GLOSSARIO
INDICE1)GLOSSARIOSPIEGAZIONI MOTORE BRUSHLESS
1)Glossario dei termini specifici sui motori elettrici:
Attuatore: Componente che attua un'azione di comando; gli attuatori più comuni sono i motori
Statore: Parte del motore che non ruota
Rotore: Parte del motore che ruota; è indicato anche con il termine di armatura
Commutatore: Insieme formato dal collettore e dalle spazzole, che alimenta il circuito di armatura di un motore in continua e che
consente alla coppia generata sui conduttori attivi di non invertire il suo segno in corrispondenza del punto morto
Velocità di scorrimento: In un motore asincrono è la differenza tra le velocità del campo magnetico rotante e la velocità del rotore
Scorrimento: Frazione di angolo giro che il rotore perde rispetto al campo rotante in ciascun giro
INDICE2)GLOSSARIOCARATTERISTICHE STATICHE E DINAMICHE
2)Glossario dei termini specifici sui motori elettrici:
Cogging: Condizione di funzionamento del motore in cui la velocità angolare non risulta uniforme, ma subisce variazioni; il fenomeno è determinato dal riscaldamento dell'avvolgimento di
armatura dovuto al campo magnetico ed è evidente a basse velocità
Iron-core, surface-wound e core-less: Tecnologie diverse utilizzate per la realizzazione dell'armatura di un motore in
continua a magnete permanente (PM)
Costante di macchina: Nei motori in continua di tipo PM è il valore che assume sia la costante elettrica sia la costante
meccanica del motore
GLOSSARIO
INDICE3)GLOSSARIO1)GLOSSARIO
3)Glossario dei termini specifici sui motori elettrici:
Coppia di stallo: Coppia presente sull'asse del motore, quando l'asse è bloccato
Coppia di stazionamento (coppia di spunto): Coppia che deve essere fornita all'asse del motore
perché possa iniziare a ruotare; è pari all'attrito statico
Rigidità del motore: Parametro del motore in continua che descrive l'entità della variazione
della velocità determinata da una variazione del carico
GLOSSARIO
INDICE4)GLOSSARIO2)GLOSSARIO
4)Glossario dei termini specifici sui motori elettrici:
Motore in continua: Motore alimentato in continua che realizza la continuità della coppia sull'asse per mezzo di un commutatore
Motore sincrono: Motore alimentato in alternata che realizza la continuità della coppia sull'asse generando un campo magnetico di statore rotante. La velocità di rotazione dell'asse è sincrona con la velocità angolare del campo rotante generato e non dipende dal valore del carico. Non può autoavviarsi
Motore asincrono o a induzione: Motore alimentato in alternata che realizza la continuità della coppia sull'asse per mezzo di un campo magnetico di statore rotante; a differenza del motore sincrono, la coppia che agisce
sull'asse è funzione dello scorrimento e la velocità angolare dell'asse dipende dal valore del carico. Può autoavviarsi
Motore brushless: Motore in continua che utilizza un inverter elettronico per invertire il verso della corrente nei conduttori attivi; i conduttori attivi sono
alloggiati nello statore
GLOSSARIO
INDICE3)GLOSSARIO
Realizzazione della presentazione sui motori elettrici:
Autori: Bego Dias Rafael Judy e Ucci Matteo
Classe: 5°B Elettronica
Scuola: ITIS Lanciano (CH)
GLOSSARIO
INDICERICERCHE DI APPROFONDIMENTO DALL'INIZIO