Tutte le macchine elettriche funzionano secondo la legge dell'induzione elettromagnetica, nonché con la legge dell'interazione di un conduttore con la corrente e un campo magnetico.
Le macchine elettriche in base al tipo di alimentazione sono suddivise in Macchine DC e AC. La corrente continua è generata da gruppi di continuità. Le macchine a corrente continua sono caratterizzate dalla proprietà della reversibilità. Ciò significa che sono in grado di funzionare sia in modalità motore che generatore. Questa circostanza può essere spiegata in termini di fenomeni simili nel funzionamento di entrambe le macchine. Considereremo più in dettaglio le caratteristiche di progettazione del motore e del generatore di seguito.
Motore
Motore progettato per conversione dell'energia elettrica in meccanica. Nella produzione industriale, i motori sono utilizzati come azionamenti su macchine utensili e altri meccanismi che fanno parte dei processi tecnologici. Inoltre, i motori sono utilizzati negli elettrodomestici, ad esempio in una lavatrice.
Quando un conduttore a forma di telaio chiuso si trova in un campo magnetico, le forze applicate al telaio faranno ruotare questo conduttore. In tal caso, si tratterà il motore più semplice.
Come accennato in precedenza, il funzionamento del motore CC viene eseguito da gruppi di continuità, ad esempio da una batteria, un alimentatore. Il motore ha un avvolgimento di eccitazione. A seconda della sua connessione, i motori si distinguono per autoeccitazione e indipendente, che a loro volta possono essere serie, parallele e miste.
Viene effettuato il collegamento del motore CA dalla rete elettrica. Sulla base del principio di funzionamento, i motori sono suddivisi in sincroni e asincroni.
La principale differenza tra un motore sincrono è la presenza di un avvolgimento su un rotore rotante, così come il meccanismo a spazzole esistente, che serve a fornire corrente agli avvolgimenti. La rotazione del rotore avviene in modo sincrono con la rotazione del campo magnetico dello statore. Da qui il nome del motore.
In un motore asincrono, una condizione importante è quella la rotazione del rotore deve essere più lenta della rotazione del campo magnetico. Se questo requisito non viene rispettato, l'induzione della forza elettromotrice e il verificarsi di una corrente elettrica nel rotore è impossibile.
I motori asincroni vengono utilizzati più spesso, ma presentano uno svantaggio significativo: senza modificare la frequenza corrente, è impossibile controllare la velocità di rotazione dell'albero. Questa condizione non consente di ottenere la rotazione con una frequenza costante. Anche uno svantaggio significativo è la limitazione della velocità massima di rotazione ( 3000 giri/min.).
Nei casi in cui è necessario raggiungere una velocità di rotazione costante dell'albero, la possibilità della sua regolazione, nonché ottenere una velocità di rotazione superiore al massimo possibile per i motori asincroni, vengono utilizzati motori sincroni.
Generatore
Il conduttore, muovendosi tra due poli magnetici, contribuisce all'emergere di una forza elettromotrice. Quando il conduttore è chiuso, quindi sotto l'influenza di una forza elettromotrice, appare una corrente al suo interno. Questo fenomeno si basa su generatore elettrico.
Il generatore è in grado di produrre energia elettrica da energia termica o chimica. Tuttavia, i più diffusi sono i generatori che convertono l'energia meccanica in energia elettrica.
I componenti principali del generatore DC:
- Un'ancora che funge da rotore.
- Lo statore su cui si trova la bobina di eccitazione.
- Portafoto.
- poli magnetici.
- Collettore di montaggio e spazzole.
I generatori CC non vengono utilizzati così spesso. I principali settori di applicazione: trasporto elettrico, inverter per saldatura, nonché turbine eoliche.
L'alternatore ha un design simile al generatore CC, ma differisce nella struttura del gruppo collettore e negli avvolgimenti sul rotore.
Come per i motori, i generatori possono essere sincroni o asincroni. La differenza tra questi generatori risiede nella struttura del rotore. Un generatore sincrono ha induttori posizionati sul rotore, mentre un generatore asincrono ha scanalature speciali per l'avvolgimento sull'albero.
I generatori sincroni vengono utilizzati quando è necessario fornire corrente con elevata potenza di spunto per un breve periodo di tempo, superiore a quella nominale. L'uso di generatori asincroni è più previsto nella vita di tutti i giorni, per l'approvvigionamento energetico degli elettrodomestici, nonché per l'illuminazione, poiché l'energia elettrica viene generata con poca o nessuna distorsione.
In che modo un generatore è diverso da un motore?
Riassumendo, è importante notare che il funzionamento di motori e generatori si basa sul principio generale dell'induzione elettromagnetica. Il design di queste macchine elettriche è simile, ma c'è una differenza nella configurazione del rotore.
La differenza principale è lo scopo funzionale del generatore e del motore: il motore genera energia meccanica consumando energia elettrica e il generatore, al contrario, genera energia elettrica consumando energia meccanica o di altro tipo.
