IL MOTORE IN CORRENTE CONTINUA (Idea geniale di Pacinotti)

IL MOTORE IN CORRENTE CONTINUA E L’ANELLO DI PACINOTTI

L'anello  di Pacinotti  consente di  utilizzare la  corrente  continua per far girare  un   motore.

Per capire il principio di funzionamento, consideriamo  una  sola  spira i cui capi sono saldati a due semianelli che ruotano insieme ad essa.

Le due spazzole di carbone S₁  ed  S2,  fisse in posizione orizzontale,  toccano ora l'uno ora l'altro semianello e nella spira  la  corrente  s'inverte.   Cerchiamo di capire la genialità di questa semplice idea di Pacinotti.

Se il piano della spira percorsa dalla corrente è orizzontale, quindi parallelo al campo B, agisce una coppia di forze, il cui momento è massimo e la spira ruota.

Quando il piano della spira diventa verticale e quindi ortogonale al campo B, la coppia ha momento nullo, ma per inerzia la spira va oltre.

Se non ci fosse l'inversione della corrente la spira verrebbe riportata indietro e dopo alcune oscillazioni si fermerebbe.

Ma, superata la posizione verticale, la corrente s'inverte, perchè le spazzole S₁  ed  S₂  scambiano i contatti con i semianelli e la spira continua a girare nello stesso verso.

Vogliamo cercare di spiegare perché, quando questo motore  gira piano, (alla partenza  o  durante le frenate) assorbe una corrente tanto grande che potrebbe  anche  bruciarlo, se  non  si  provvedesse, durante queste fasi ad inserire il reostato che riduce il valore della corrente a valori sopportabili.

(Sui veicoli che usano questo motore,  il reostato viene comandato direttamente dal pedale dell'acceleratore e del freno, (come avviene ad es. sui tram).

Per capire questi fatti, cominciamo col fare un ' bilancio di potenza '.  Le spire  dell'avvolgimento  del motore, hanno una resistenza R , che è in serie con la resistenza r del reostato.

V_o* i  rappresenta la potenza fornita dalla pila, P_m quella meccanica fornita dal motore,

   

 i² _* (R + r)  quella che  si trasforma in calore. Ecco il bilancio di potenza :

  

V_{o *} i = P_m + i² _* (R + r) ,   da cui possiamo ricavare :

(1)      i = (V_o - P_m / i) / (R + r).

(Non bisogna preoccuparsi se la corrente compare in entrambi i membri).

Dalla (1) si può appunto capire che, quando il motore gira piano, per cui P_m è piccola,  il numeratore della frazione  è  grande  e  quindi la corrente  è  grande  e  avviene l'opposto quando  il  motore gira veloce (potenza grande).

Il termine P_m / i  che viene sottratto a  V_o della pila, ci fa capire  che  il motore si comporta  come una forza controelettromotrice.

Questa non è altro che la f.e.m. indotta nelle spire  a  causa  del fatto  che ruotano in un campo magnetico e quindi sono sottoposte ad una  variazione di flusso e alla legge di  Lenz.

Quando il motore gira piano questa f.e.m. indotta è piccola e la corrente grande.

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