La dinamo
Cosa è la dinamo?
La dinamo è una macchina elettrica rotante per la
trasformazione di lavoro meccanico in energia
elettrica, sotto forma di corrente continua (DC, per
gli inglesi, direct current).
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Come è fatta?
Costruttivamente è costituita da un sistema induttore fisso
all’esterno (STATORE) e da un sistema indotto rotante
(ROTORE) all’interno.
ROTORE
STATORE
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Talvolta, come nel caso della dinamo montata sulla bicicletta, il magnete
che genera il campo magnetico (sistema induttore) costituisce il rotore
mentre la spira conduttrice (sistema indotto) costituisce lo statore.
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Nella sua forma più semplice è costituita da una spira
conduttrice (rotore - sistema indotto) immersa in un campo
magnetico generato ad esempio da una coppia di magneti
permanenti (statore - sistema induttore) e messa in rotazione
da un albero.
Il sistema di commutazione costituito da collettore e le
spazzole, il primo è formato da due mezzi anelli metallici, cui
sono collegati gli estremi della spira, e le seconde da lamine
poste a contatto con essi.
Il sistema di commutazione costituisce il dispositivo di
raccolta della corrente elettrica indotta.
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Principio di funzionamento
Per la legge di Faraday se in un campo
induttore) è disposta una spira (indotto)
velocità costante, la spira è soggetta ad
flusso concatenato cui corrisponde una
avente valore efficace:
magnetico uniforme (campo
che viene fatta ruotare con
una variazione continua del
f.e.m. sinusoidale alternata
∆Φ
e=−
∆t
La f.e.m. indotta assume valori alternativamente positivi e negativi a
seconda della posizione assunta dalla spira all’interno del campo
magnetico.
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Il sistema di commutazione: collettore e spazzole
Se si vuole che la corrente generata alla rotazione di una spira in un
campo magnetico uniforme percorra il circuito utilizzatore sempre nello
stesso verso, cioè che la f.e.m. ai capi del circuito utilizzatore abbia
sempre la stessa polarità, la spira dovrà essere collegata solidalmente a
due semianelli di bronzo (COLLETTORE) su cui strisciano due
SPAZZOLE fisse conduttrici, in carbone o in metallo grafitato, collegate al
circuito utilizzatore così che una spazzola prelevi una tensione sempre
positiva rispetto all’altra, mentre la seconda prelevi una tensione sempre
negativa.
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L’andamento della f.e.m.
Collettore e spazzole permetteranno di avere in uscita corrente che avrà
sempre lo stesso verso (la stessa polarità) anche se il suo valore varierà
sinusoidalmente anche se nella spira viene generata una f.e.m.
sinusoidale alternata.
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Analizziamo la funzione di collettore e spazzole
Consideriamo la forma più semplice di dinamo ossia quella costituita da
una sola spira posta in rotazione in un campo magnetico uniforme:
1. La spira è verticale: la tensione è nulla
La spazzola S1 è in contatto col semianello A e la spazzola S2 col
semianello B.
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2. La spira ruota di 90°. La f.e.m. indotta dal val ore nullo passa al valore
massimo variando sinusoidalmente.
Nel passare da 0°a 90°la spazzola S1 rimane in cont atto col semianello
A mentre la spazzola S2 col semianello B.
La corrente va dalla spazzola S1 al semianello A e quindi, tramite la spira,
dal semianello B alla spazzola S2. In definitiva la corrente prodotta dalla
spira ha il verso che va da S1 a S2.
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Proseguendo la rotazione si ha una diminuzione della f.e.m.
indotta che si annulla per una rotazione di 180°. I n tale posizione
sia la spazzola S1che la spazzola S2 si trovano “a cavallo” dei
due semianelli e non prelevano alcuna f.e.m. (posizione neutra).
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Proseguendo la rotazione della spira la f.e.m. assume valori di segno
contrario in quanto l’asse della spira è orientato in modo opposto rispetto
alle linee del vettore induzione. Si ha quindi una f.e.m. indotta negativa che
raggiunge il suo valore massimo dopo una rotazione di 270° e si annulla
dopo una rotazione di 360°.
Tuttavia appena la rotazione supera i 180°e fintant o non vengono superati
i 360°, la spazzola S1 è in contatto col semianello B, mentre la spazzola
S2 è in contatto col semianello A.
S1 risulta ancora positivo rispetto ad S2 e la corrente percorre il circuito
utilizzatore sempre da S1 (B) a S2 (A).
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Il sistema di commutazione permetterà quindi ad una spazzola di
prelevare una tensione sempre positiva rispetto all’altra, mentre la
seconda preleva una tensione sempre negativa.
In tal modo, pur se nella spira viene generata una tensione sinusoidale
alternata, nel circuito utilizzatore si ha una corrente avente sempre lo
stesso verso, anche se il suo valore varia sinusoidalmente.
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Il sistema di commutazione permetterà quindi ad una spazzola di
prelevare una tensione sempre positiva rispetto all’altra, mentre la
seconda preleva una tensione sempre negativa.
In tal modo, pur se nella spira viene generata una tensione sinusoidale
alternata, nel circuito utilizzatore si ha una corrente avente sempre lo
stesso verso, anche se il suo valore varia sinusoidalmente.
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B
A
B
S2
-
S1
+
A
S2
-
S1
+
S2
-
S1
+
A
B
A
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S2
-
S1
+
B
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