Una domanda per gli esperti in elettrotecnica:

Se in un motore elettrico a corrente continua viene variato il numero di strati degli avvolgimenti dello statore, che effetto si ottiene sul motore e sulle prestazioni (ad es. maggiore/minore assorbimento di corrente a parità di potenza, nessuna variazione...)?
Contate che non sono un grande esperto in materia, quindi la domanda potrebbe essere concettualmente sbagliata...

Grazie,
Luca

Una risposta concettuale.

Il parametro che influenza le prestazioni del motore è il numero delle spire.
Siccome, nella cava, le spire non ci stanno tutte affiancate, è necessario sovrapporle a strati.
Il numero di spire è la somma delle spire di tutti gli strati.
Quindi, per esempio :
- 3 strati da 4 spire = 12 spire
- 4 strati da 3 spire = 12 spire
hanno lo stesso effetto.
Quanto al numero delle spire :
- più spire avrà l' avvolgimento di campo, più flusso magnetico sarà generato, aumenterà la coppia e calerà la velocità
- meno spire avrà l' avvolgimento di campo, meno flusso magnetico sarà generato, diminuirà la coppia ed aumenterà la velocità

Nelle locomotive tradizionali l' avvolgimento di campo ha delle prese intermendie, per poter usare un minor numero di spire di statore mano mano che aumenta la velocità (indebolimento di campo).
Nelle locomotive elettroniche la corrente di campo viene regolata indipendentemente (eccitazione a immagine serie) da quella di indotto (rotore).
Nelle locomotive con motori ed azionamenti trifasi, il numero delle spire è fisso e si regola la tensione (grossomodo proporzionale alla frequenza) per avere il flusso magnetico massimo.

Invece ...
in radio frequenza, anche nella progettazione di una semplice induttanza (una bobina), si deve studiare anche lo spessore del filo ed il numero degli strati, per contenere la capacità parassita.
Capacità parassita che può anche degradare le prestazioni dell' induttanza.
A basse frequenze (50 Hz) ed in corrente continua, le capacità parassite hanno effetti trascurabili.

Certo di aver fatto una confusione sufficiente ... la pianto subito.


Stefano Minghetti

Efficace spiegazione per non adetti ai lavori

Grazie mille.

Un'altra cosa:
Il numero di spire influisce sul cosidetto fattore di potenza (cosφ) in una macchina a corrente alternata o no, cioé se variassi il numero di spire di un motore varierei anche la sua potenza "attiva" (a parità di tensione e corrente)?
Da che cosa è determinato (molto genericamente) il cosφ?

Luca

... e continuo pure !


La potenza attiva è quella che sposta il treno.
Basterebbe questa, in un mondo ideale.
Ma il nostro è un mondo reale.
Per utilizzare il concetto ideale occorre predisporre configurazioni reali, che portano con sè vincoli e limiti.
Uno di questi è la necessità di magnetizzare la macchina elettrica, affinchè essa possa funzionare.
E per magnetizzare il circuito magnetico si usa energia, chiamata reattiva, che non viene consumata, ma và e viene, in sincronia con la frequenza di alimentazione.
Il cosφ è un numero che dà l' idea della quantità di energia reattiva in gioco nel circuito. Più esattamente il cosφ è il rapporto (divisione) fra la potenza attiva e la potenza apparente. La potenza apparente è la somma vettoriale fra la potenza attiva e quella reattiva.
La condizione migliore è quando il cosφ si avvicina a 1, perchè significa che l' energia reattiva è molto piccola.


Il numero di spire, invece, entra in gioco appunto con la magnetizzazione del circuito magnetico.
L' obbiettivo è quello di "riempire" il circuito magnetico, ovvero di stabilire il massimo flusso che il circuito magnetico può sopportare senza inconvenienti.
Diminuendo il numero di spire, aumenterebbe la corrente necessaria a magnetizzare il circuito magnetico, quindi aumenterebbe la potenza reattiva in gioco.
Aumentando il numero di spire, diminuirebbe la corrente richiesta per la magnetizzazione, ma, ahimè, sarebbe necessario più spazio per alloggiare il rame necessario alle spire.

Quindi il numero di spire è un compromesso fra l' esigenza di contenere la corrente di magnetizzazione e le dimensioni disponibili nella macchina elettrica.

Ma sono tutte considerazioni un tanto al kilo, dato che fra motori in serie a collettore, motori trifasi a gabbia, motori a repulsione e svariati altri tipi, non si possono fare considerazioni che valgano universalmente.
Nelle locomotive è molto tempo che non si utilizzano più motori a corrente alternata (eccetto i trifasi).

Questa cosa delle spire mi ricorda amici che correvano con macchinine elettriche radiocomandate.
Per regolamento esistevano due/tre tipi di motore (ma a corrente continua), identificati per il numero di spire del rotore (statore a magneti permanenti).
Il motore con meno spire era un motore più potente. Ma a parità di dimensioni aveva un rendimento un po' più basso.
Ovviamente non c' era il cosφ.



Stefano Minghetti