Il motore elettrico: come funziona

Il motore elettrico | Mechatronicsly

Il motore elettrico è una macchina elettrica rotante che trasforma l’energia elettrica in energia meccanica; è costituito da una parte fissa, detta statore, e da una parte mobile, detta rotore, che può ruotare attorno a un asse.

Le forze elettromagnetiche che lo statore esercita sul rotore creano una coppia motrice che agisce in un piano normale all’asse di rotazione. Tale coppia fa ruotare l’asse e, con esso, il carico meccanico che vi è collegato.

I motori elettrici possono essere classificati seguendo determinati criteri; i motori più comuni fanno riferimento: al tipo di funzionamento elettrico, alla variazione di velocità, al campo di applicazione, alle condizioni di montaggio.

Classificazione secondo il tipo di funzionamento elettrico:
— a corrente continua, a eccitazione indipendente o in derivazione (serie, parallela o shunt, composta);
— a corrente alternata, sincroni, a induzione, a collettore, monofase e trifase.

I motori che trovano più largo impiego sono quelli a corrente alternata. I motori in corrente continua sono utilizzati quando l’applicazione richiede la regolazione della velocità di rotazione, oppure una coppia elevata anche in presenza di variazioni della tensione di alimentazione.

Classificazione secondo la variazione di velocità:

  • a velocità costante;
  • a velocità regolabile;
  • a velocità variabile;
  • a velocità variabile e regolabile;
  • a più velocità.

Classificazione secondo il campo di applicazione:

  • normali, che possono essere utilizzati nelle applicazioni più comuni;
  • speciali, che vengono realizzati con accorgimenti particolari per particolari condizioni ambientali o di impiego.

Classificazione secondo le condizioni di montaggio:

  • per fissaggio a pavimento, a parete, a soffitto;
  • per accoppiamento frontale alla carcassa, per mezzo di una flangia;
  • ad albero verticale.

Principio di funzionamento

Il principio di funzionamento del motore si basa sul fenomeno dell’induzione elettromagnetica. Un conduttore percorso da corrente elettrica, posto in un campo magnetico, è soggetto all’azione di una forza la cui direzione è determinata dalla Regola della mano sinistra di Fleming, mentre il suo modulo è direttamente proporzionale alla densità di flusso magnetico, alla corrente che circola nella spira e alla lunghezza di quest’ultima (Fig.1).

Il motore elettrico
Fig.1 Principio di funzionamento del motore elettrico
REGOLA DELLA MANO SINISTRA

Se il pollice, l’indice e il medio della mano sinistra sono disposti ad angolo retto l’uno rispetto
all’altro, con il medio nella direzione della corrente che circola in un filo e l’indice nella direzione di un campo magnetico all’interno del quale è posto il filo, il pollice indicherà la direzione della forza agente sul filo.

Nei motori la spira è vincolata al centro, e quindi ai suoi estremi si originano due forze. Queste forze costituiscono una coppia (detta coppia motrice Cm) che mette in rotazione la spira. Invertendo la direzione della corrente si ha anche l’inversione del senso di rotazione.

Rappresentazione grafica del motore

Le figure 2a, 2b mostrano il simbolo grafico utilizzato per il motore; la scritta interna caratterizza il tipo di motore e di funzionamento.

Fig.2. A sinistra, motore a corrente continua. A destra. motore a corrente alternata.
Fig.2. A sinistra, motore a corrente continua. A destra. motore a corrente alternata.

La lettera utilizzata per l’identificazione di un motore è la M. Non esiste una norma che fissi un codice univoco per identificare le caratteristiche di un motore. Di solito il motore è provvisto di una targa (incollata o fissata con viti o chiodi) che ne riporta le caratteristiche principali: tipo, tensione e potenza nominale, numero di giri, sigla commerciale del costruttore. A volte è riportata la sola sigla commerciale e il tecnico deve reperire le informazioni sui fogli tecnici forniti dal fabbricante. Le forme costruttive sono molto varie e le dimensioni dipendono dalla potenza erogata, dal tipo di applicazione e dalle condizioni ambientali di impiego del motore (Fig.3).

Motor plate

Fig.3 Forma costruttiva
Fig.3 Forma costruttiva