Curve caratteristiche meccaniche di motori elettrici C.C.

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1 Motoi 1 Idie ue aatteistihe meaihe di motoi elettii.. osideazioi geeali Motoi ad eitazioe idipedete 1 Opeazioi o oete d eitazioe ostate Opeazioi o oete d eitazioe aiabile e tesioe d amatua ostate Motoi ad eitazioe i seie Motoi a oete alteata Motoi a gabbia di soiattolo Osseazioi i elazioe all aiameto Vaiazioe della eloità di egime

2 Motoi ue aatteistihe meaihe di motoi elettii.. osideazioi geeali Ai fii dell utilizzazioe i u sistema meaio di ua sogete di eegia quale u motoe, patiolae impotaza ieste la aatteistia meaia he sitetizza la elazioe ta la oppia motie e la eloità mateedo ostati gli ulteioi paameti he hao iflueza el fuzioameto. I patiolae i omui motoi i oete otiua soo sostazialmete ostituiti da due pati: - Sistema di eitazioe - Amatua Il pimo può ofiguasi ome aolgimeto peoso da oete I 1 oeo da magete pemaete o i quali iee podotto il ampo magetio. L amatua osta di aolgimeti i ui fluise la oete I mete la ommutazioe ella otazioe è otteuta meaiamete mediate spazzole stisiati su u ollettoe segmetato (Fig. 1). Il ampo magetio douto alla oete ell amatua isulta, geealmete i quadatua o quello geeato dal sistema di eitazioe. Spazzole Aolgimeto d amatua ommutatoe Spazzole Fig. 1 appesetazioi shematihe del fuzioameto di motoi a.. - NS ampo magetio douto al sistema di eitazioe; ABD spia affiguate l amatua I motoi a oete otiua hao impotati ataggi ell utilizzo speie i sistemi pe l automazioe e pe la obotia pe il fatto he la oppia foita isulta dipedete, pe assegate popietà magetihe ed elettihe dei ompoeti, e petato otollabile attaeso il ampo e l amatua. Se si utilizzao mageti pemaeti ua delle possibilità iee limitata al fie di otteee ataggi di alto tipo. Pe quato iguada i ollegameti ta il sistema di eitazioe e l amatua si distiguoo te asi: motoi ad eitazioe idipedete, motoi ad eitazioe i deiazioe, motoi ad eitazioe i seie.

3 Motoi 3 Motoi ad eitazioe idipedete I 1 I V 1 V Fig. Shema di motoe ad eitazioe idipedete La fem E si può iteee foita dalla elazioe E k Φ I ui è il umeo di gii del otoe Φ è il flusso elatio all amatua e k ua ostate. I odizioi statihe si può siee ispettiamete pe l eitazioe e l amatua, idiado o V i, I i, i le ispettie tesioi, oeti e esisteze e o E la fem, V 1 1 I 1 V E + I f(i ) La oppia è iaabile dal bilaio [E - f(i )] I La aduta di tesioe V I otiee ahe u temie ostate imputabile alla esisteza di otatto e dipede dal tipo, dalla qualità e dallo stato delle spazzole mete quella douta alla eazioe d amatua è popozioale alla eloità e dipede dalla satuazioe dei ompoeti magetii. I motoi soo geealmete ostuiti, ompatibilmete o le esigeze eoomihe, i maiea da idue al miimo ahe tali pedite adottado aolgimeti i ompesazioe, speie pe motoi di media o gade poteza, oeo aumetado la iluttaza dei iuiti magetii he iduoo i flussi d amatua. Itato la esisteza si può osideae ostate e la aduta f(i ) può esse tasuata pe i asi di ui si tatta. 1 Opeazioi o oete di eitazioe ostate I queste odizioi la fem è popozioale alla eloità di otazioe e la oppia è popozioale alla oete I pe ui, itoduedo la ostate K si sioo i suessioe le elazioi E K,

4 Motoi 4 Κ I da ui iaado e sostituedola ella elazioe oppia eloità agolae si ha V K K ale aatteistia è appesetata ella Fig. 3 he mosta l adameto lieae deesete el piao (, ) al aiae della tesioe d amatua K V V K Fig. 3 ua aatteistia di u motoe.. o eitazioe idipedete a oete ostate Opeazioi o oete d eitazioe aiabile e tesioe d amatua ostate Le equazioi elle ipotesi imposte patiolaizzate eideziado il flusso del ampo soo espesse i seguito k Φ I V k Φ + I V kf ( kf ) Il otollo attaeso il ampo magetio isulta o lieae e di diffiile appliazioe d alta pate si può tae

5 Motoi 5 EI VI I ed osseae he a tesioe e oete ostate il motoe si opea a poteza ostate. La ua aatteistia è quella appesetata i Fig. 4 ed è da osideae, i ia semplifiata, suddiisa ella pate i ui si ha oppia ostate i ui si ha limitazioe del flusso e ella pate ipebolia. Flusso esete Fig. 4 aatteistia meaia motoe i oete otiua o eitazioe idipedete pe ampo aiabile e tesioe ostate

6 Motoi 6 Motoi ad eitazioe i seie Si pede oa i osideazioe u motoe elettio i o eitazioe i seie, oeo o la oete assobita uguale a quella di eitazioe (Fig. 5). I E V Fig. 5 Motoe i o eitazioe i seie Essedo V la tesioe di liea, la foza elettomotie ai mosetti è E V + I i ui ed I soo la esisteza e la oete iolate. La foza elettomotie è legata al flusso elettomagetio ed al umeo di gii attaeso la elazioe E e K Φ i ui K e è ua ostate ome quella idiata o K, he iteiee ella elazioe della oppia motie. Dalle elazioi appea ipotate si iaa Φ V K e + K e I Itato, se si è lotai dalla satuazioe, Φ k Φ I pe ui essedo K I Φ K k Φ I iaado l espessioe della oete I K k Φ

7 Motoi 7 ed ifie sostituedo e agguppado le ostati si ha la elazioe espimete la aatteistia meaia ella foma K k e Φ + K V Nella patia seedosi delle ue effettie Fig. 6 he foisoo le aie quatità i gioo i fuzioe della oete I (edi diagamma) si può otteee la ua ( ) aatteistia meaia del motoe. E V E I F I Fig. 6 aatteistihe elettomeaihe e meaihe Il diagamma di oppia isulta fiito pe effetto delle pedite di atua elettia e pe motii iguadati la satuazioe (ua di magetizzazioe). Fuedo di u iuito del tipo di quello appesetato i Fig. 7, dotato del pegio della sempliità, aiado la esisteza elettia si possoo otteee aloi diesi della eloità o oispodete oppia seza alteae la oete di amatua. I E V Fig. 7 esisteza aiabile sul iuito di eitazioe

8 Motoi 8 Motoi a oete alteata Nei motoi elettii a. a. i ompoeti piipali soo lo statoe A ollegato alla ete elettia, il otoe B ed i geee u eostato. Le spie dell aolgimeto del otoe possoo essee, i alteatia, ollegate o aelli e otatti stisiati alle eostato di aiameto o ua esisteza omplessia t f + oppue, a egime, otoiuitate (Fig. 8). Fig. 8 Shema semplifiato di motoe.. Dopo ae deotato o N 1, N z 1, z Φ il umeo di spie di ua fase otoia/statoia il fattoe di aolgimeto il flusso elettomagetio se f 1 è la fequeza di ete, ollegado lo statoe si idue u ampo magetio otate o pulsazioe πf 1 he a sua olta idue elle spie del otoe ua f.e.m. E k f 1 N z Φ (otoe) ale f.e.m. è pesete se i è moto elatio ta il ampo otate e le stesse spie, itato ello statoe si autoidue la f.e.m. E 1 k f 1 N 1 z 1 Φ (Autoidotta ello statoe). Seguedo la legge di Lez, l azioe he il ampo otate eseita sui oduttoi peosi da oete idotta geea ua oppia ello stesso eso del ampo otate, mete le oeti idotte si oppogoo alla aiazioe di flusso oateato o la otazioe. L effetto si eifia solo se esiste moto elatio poihé, i aso otaio, le spie o eebbeo tagliate dal ampo e o saebbeo sede di oeti idotte. Idiado o 60 /π il umeo di gii del ampo otate e o il umeo di gii del otoe si defiise lo soimeto

9 Motoi 9 s La poteza elettia assobita è osϕ 3EI N e e la oppia oispodete isulta essee k N e e + Φ aedo idiato o k ua ostate la esisteza omplessia delle spie otoihe e del eostato la eattaza del otoe. La fuzioe he espime la oppia peseta al deomiatoe due addedi fuzioi di la pima esete lieamete e la seoda deesete; la loo somma ha u miimo quado e quidi il aloe pe il quale la oppia peseta u massimo è Elaboado la elazioe i maiea da eideziae lo soimeto s ( ) s da ui si iaa f s 1 π ed i oispodeza la oppia si isia ella foma s s k e + Φ ( )

10 Motoi 10 he mosta il suo aloe massimo max k e Φ i oispodeza della soimeto s popozioale alla esisteza omplessia otoia e eostatia. La ua di oppia petato peseta u massimo idipedete dallo soimeto e si aulla pe s0 e pe s? el piao (s, ) mete el piao (, ) assume il aloe ullo al umeo di gii di sioismo oeo pe mete pe 0 si ha il aloe 0 60 π k eφ π + 60 Nella Fig. 9 soo mostate le ue aatteistihe di oppia elatie a motoi.. i fuzioe dello soimeto e del umeo di gii più omuemete pesetate sui ataloghi dei ostuttoi. Fig. 9 ue aatteistihe di oppia elatie a motoi.. i fuzioe dello soimeto e del umeo di gii

11 Motoi 11 Motoi a gabbia di soiattolo Ua soluzioe ostuttia più semplie e molto diffusa isieme a quella del otoe ad aolgimeti è quella he si aatteizza el otoe a gabbia di soiattolo. Il otoe è ostituito da aelli o ae i ui egoo alettate le bae oduttii al pai degli aelli he soo i ompoeti sedi degli effetti di aoppiameto elettomagetio atti a podue la oppia motie (Fig. 10). Fig. 10 Shema di otoe di motoe a gabbia di soiattolo La oppia di sputo giuge fio a ia il 50% della oppia massima eogabile i peseza di oete fio a 5-8 olte quella omiale; e isulta u ompotameto aatteizzato da aiameto he dee aeie a uoto o a aio idotto ed il sistema è impiegabile pe motoi di o eleata poteza. D alto ato all aiameto si può ioee all aogimeto di abbassae la tesioe ollegado la ete i maiea da alimetae ofiguado u iuito a stella pe poi passae a quello a tiagolo (Fig. 11). V 3V Fig. 11 Shema stella-tiagolo Si ioe ahe a soluzioi a gabbie multiple oetihe (doppie o tiple) (Fig. 1) sfuttado la iostaza he all aiameto iee iteessata piipalmete la gabbia estea a motio della eleata ompoete eattia he a sua olta aese l impedeza della gabbia piu itea ispetto a quella più estea tato più he si i questa fase si ha lo soimeto s possimo all uità. Fig. 1 Patiolae di otoe a doppia gabbia di soiattolo

12 Motoi 1 Mao a mao he il otoe si aia, iee iteessata la gabbia più itea e oseguetemete si idue la esisteza omplessia. Il ompotameto meaio he e isulta è appesetato ella Fig. 13. Fig. 13 aatteistia meaia pe motoi fio a te gabbie.

13 Motoi 13 Osseazioi i elazioe all aiameto Alla ua di oppia el piao oppia umeo di gii (, ), oeo, o fattoi di sala deiati dalle tasmissioi, el piao foza motie, eloità del mobile (F, ) bisoga assoiae la ua aatteistihe delle esisteza meaia espessa ome fuzioe della eloità he dipede dalla atua della stessa e dal modello he si itiee di assumee (esisteze d attito, isose, aeodiamihe et.) ad es. di tipo poliomiale pe ui la esisteza può essee espessa da elazioi del tipo D alta pate è possibile passae, o elazioi iematihe, di equilibio e di bilaio eegetio oe ooa, dalla oppia eseitata dal motoe alla foza espliatesi sul mobile di massa m. Se si ipotizza ad esempio la sola peseza delle foze d attito, la esisteza al moto può essee espessa da f m g i ui f è il oeffiiete d attito e g è l aeleazioe di gaità. Il oeffiiete d attito o alte esisteze (idodiamia, aeodiamia) soo i geeale dipedeti dalla eloità. I ogi aso si può siee la elazioe di equilibio ta le foze peseti F m itegado d dt 0 m F d t t 0 Fig. 14 appesetazioe gafia del aggiugimeto del egime el tempo di aiameto t a Le fuzioi, appesetate gafiamete ei diagammi qualitatii della Fig. 14, foisoo i paameti iematii del tasitoio fio al egime doe si ealizza l equilibio statio ta le F foze appliate e le esisteze a( ) pe ui il diagamma F- è, a meo di m (he fuge da m fattoe di sala) il diagamma delle aeleazioi.

14 Motoi 14 oado al ompotameto di u motoe.. si ossea he essedo E V I e K e E Φ Vaiado la esisteza elettia (ad esempio aumetadola ome i Fig. 15) si possoo otteee aloi diesi della eloità (oppue ) o oispodete foza F (oppue oppia ). Fig. 15 Patiolaizzazioe della detemiazioe del tempo di aiameto Vaiazioe della eloità di egime Si suppoga di poedee ad ua aiazioe della eloità di egime passado da a ome i Fig. 16; la ealizzazioe della uoa odizioe implia il passaggio ad ua uoa odizioe di equilibio su ua diffeete ua aatteistia meaia atta a ealizzalo. Fig, 16 Puto di equilibio pe ua uoa odizioe di egime

15 Motoi 15 iodado le elazioi già sitte e patiolaizzado m F t t 0 essedo F m a se e può tae l adameto dal diagamma della Fig. 16 assumedo ua fuzioe lieae ome i Fig. 17 o le espessioi a a0 a a 0 Fig. 17 Adameto dell aeleazioe ipotizzato el passaggio di egime da ui a d a0 dt idispoedo ed itegado si ha i suessioe d a0 dt pe ui a0 ( t t0 ) l

16 Motoi 16 ed aoa ( ) 0 0 exp t t a ifie ( ) ( ) 0 0 exp t t a he pe t t 0 estituise mete peede he o t.