Motore DC a Derivazione: Costruzione, Principi di Funzionamento e Applicazioni
Comprendere il Motore DC a Derivazione
Un motore DC a derivazione è un tipo di motore elettrico in corrente continua caratterizzato dalla configurazione di avvolgimento in parallelo. In questo progetto, l'avvolgimento dell'indotto (sul rotore) e l'avvolgimento di eccitazione (sul statore) sono collegati in parallelo allo stesso alimentatore. Questa disposizione fondamentale conferisce al motore le sue caratteristiche distintive: eccellente regolazione di velocità, coppia di avviamento moderata e alta efficienza.
Costruzione e Principio di Funzionamento
Il motore è composto da due avvolgimenti primari. L'avvolgimento dell'indotto è posizionato sul rotore rotante e trasporta la corrente che interagisce con il campo magnetico per produrre coppia. L'avvolgimento di eccitazione è montato sullo statore stazionario e genera il flusso magnetico necessario. Poiché sono cablati in parallelo, entrambi gli avvolgimenti ricevono l'intera tensione di alimentazione in modo indipendente. Quando alimentati, l'interazione tra i campi magnetici dell'indotto e dell'avvolgimento di eccitazione crea coppia rotazionale. La direzione di rotazione è determinata dalla polarità della corrente in entrambi gli avvolgimenti.
Caratteristiche Principali
- Regolazione di velocità: la velocità rimane quasi costante dalle condizioni a vuoto a quelle a pieno carico. Poiché la tensione di eccitazione è costante, il flusso magnetico rimane stabile, con una caduta di velocità minima all'aumentare del carico.
- Controllo di velocità: la velocità può essere regolata al di sopra della velocità base indebolendo la corrente di eccitazione (controllo con reostato di eccitazione) e al di sotto della velocità base riducendo la tensione dell'indotto.
- Coppia di avviamento: moderata, rendendolo inadatto per carichi inerziali pesanti che richiedono elevata coppia di spunto.
- Efficienza: alta, tipicamente 85–95%, grazie alle basse perdite rame nell'avvolgimento di eccitazione ad alta resistenza.
Vantaggi e Svantaggi
Vantaggi: velocità costante con carichi variabili, buona regolazione di velocità, alta efficienza e controllo di velocità semplice.
Svantaggi: la coppia di avviamento moderata limita l'uso in applicazioni con avviamento pesante; la disposizione degli avvolgimenti in parallelo aumenta complessità e costo rispetto ai motori in serie; un circuito aperto nell'avvolgimento di eccitazione può causare pericolose condizioni di sovravelocità (fuga).
Applicazioni Tipiche
Grazie alle loro caratteristiche di velocità stabile, i motori DC a derivazione sono ampiamente utilizzati in macchine utensili (tornio, fresatrici, trapani a colonna), pompe centrifughe, ventilatori, soffiatori, nastri trasportatori, macchinari tessili e macchine da stampa: ovunque una velocità costante sia critica indipendentemente dalle fluttuazioni di carico.