Cosa è la dinamo? dinamo

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1 La dinamo

2 Cosa è la dinamo? La dinamo è una macchina elettrica rotante per la trasformazione di lavoro meccanico in energia elettrica, sotto forma di corrente continua (DC, per gli inglesi, direct current). Page 2

3 Come è fatta? Costruttivamente è costituita da un sistema induttore fisso all esterno (STATORE) e da un sistema indotto rotante (ROTORE) all interno. ROTORE STATORE Page 3

4 Talvolta, come nel caso della dinamo montata sulla bicicletta, il magnete che genera il campo magnetico (sistema induttore) costituisce il rotore mentre la spira conduttrice (sistema indotto) costituisce lo statore. Page 4

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7 Nella sua forma più semplice è costituita da una spira conduttrice (rotore - sistema indotto) immersa in un campo magnetico generato ad esempio da una coppia di magneti permanenti (statore - sistema induttore) e messa in rotazione da un albero. Il sistema di commutazione costituito da collettore e le spazzole, il primo è formato da due mezzi anelli metallici, cui sono collegati gli estremi della spira, e le seconde da lamine poste a contatto con essi. Il sistema di commutazione costituisce il dispositivo di raccolta della corrente elettrica indotta. Page 7

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9 Principio di funzionamento Per la legge di Faraday se in un campo magnetico uniforme (campo induttore) è disposta una spira (indotto) che viene fatta ruotare con velocità costante, la spira è soggetta ad una variazione continua del flusso concatenato cui corrisponde una f.e.m. sinusoidale alternata avente valore efficace: e Φ = t La f.e.m. indotta assume valori alternativamente positivi e negativi a seconda della posizione assunta dalla spira all interno del campo magnetico. Page 9

10 Il sistema di commutazione: collettore e spazzole Se si vuole che la corrente generata alla rotazione di una spira in un campo magnetico uniforme percorra il circuito utilizzatore sempre nello stesso verso, cioè che la f.e.m. ai capi del circuito utilizzatore abbia sempre la stessa polarità, la spira dovrà essere collegata solidalmente a due semianelli di bronzo (COLLETTORE) su cui strisciano due SPAZZOLE fisse conduttrici, in carbone o in metallo grafitato, collegate al circuito utilizzatore così che una spazzola prelevi una tensione sempre positiva rispetto all altra, mentre la seconda prelevi una tensione sempre negativa. Page 10

11 L andamento della f.e.m. Collettore e spazzole permetteranno di avere in uscita corrente che avrà sempre lo stesso verso (la stessa polarità) anche se il suo valore varierà sinusoidalmente anche se nella spira viene generata una f.e.m. sinusoidale alternata. Page 11

12 Analizziamo la funzione di collettore e spazzole Consideriamo la forma più semplice di dinamo ossia quella costituita da una sola spira posta in rotazione in un campo magnetico uniforme: 1. La spira è verticale: la tensione è nulla La spazzola S1 è in contatto col semianello A e la spazzola S2 col semianello B. Page 12

13 2. La spira ruota di 90. La f.e.m. indotta dal val ore nullo passa al valore massimo variando sinusoidalmente. Nel passare da 0 a 90 la spazzola S1 rimane in cont atto col semianello A mentre la spazzola S2 col semianello B. La corrente va dalla spazzola S1 al semianello A e quindi, tramite la spira, dal semianello B alla spazzola S2. In definitiva la corrente prodotta dalla spira ha il verso che va da S1 a S2. Page 13

14 Proseguendo la rotazione si ha una diminuzione della f.e.m. indotta che si annulla per una rotazione di 180. I n tale posizione sia la spazzola S1che la spazzola S2 si trovano a cavallo dei due semianelli e non prelevano alcuna f.e.m. (posizione neutra). Page 14

15 Proseguendo la rotazione della spira la f.e.m. assume valori di segno contrario in quanto l asse della spira è orientato in modo opposto rispetto alle linee del vettore induzione. Si ha quindi una f.e.m. indotta negativa che raggiunge il suo valore massimo dopo una rotazione di 270 e si annulla dopo una rotazione di 360. Tuttavia appena la rotazione supera i 180 e fintant o non vengono superati i 360, la spazzola S1 è in contatto col semianello B, mentre la spazzola S2 è in contatto col semianello A. S1 risulta ancora positivo rispetto ad S2 e la corrente percorre il circuito utilizzatore sempre da S1 (B) a S2 (A). Page 15

16 Il sistema di commutazione permetterà quindi ad una spazzola di prelevare una tensione sempre positiva rispetto all altra, mentre la seconda preleva una tensione sempre negativa. In tal modo, pur se nella spira viene generata una tensione sinusoidale alternata, nel circuito utilizzatore si ha una corrente avente sempre lo stesso verso, anche se il suo valore varia sinusoidalmente. Page 16

17 Il sistema di commutazione permetterà quindi ad una spazzola di prelevare una tensione sempre positiva rispetto all altra, mentre la seconda preleva una tensione sempre negativa. In tal modo, pur se nella spira viene generata una tensione sinusoidale alternata, nel circuito utilizzatore si ha una corrente avente sempre lo stesso verso, anche se il suo valore varia sinusoidalmente. Page 17

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19 B A B A S1 S2 S1 S2 S1 S2 S1 S A B A B Page 19