Macchina rotante, di norma secondo una
velocità costante, basata sul fenomeno dell'induzione elettromagnetica e
finalizzata alla conversione di energia meccanica in corrente elettrica
continua. Il suo lavoro è reversibile, cioè può produrre
energia meccanica quando sia alimentata da una corrente elettrica continua. I
suoi elementi costitutivi essenziali sono: l'
induttore o
statore,
cioè il generatore del campo magnetico induttore; l'
indotto o
rotore, cioè il portante dell'avvolgimento sede della forza
elettromotrice indotta; il
collettore, cioè l'elemento che ha la
funzione di commutare e raccogliere la corrente. Alcune
spazzole fisse
collegano inoltre il collettore al circuito esterno attraverso contatti
striscianti. Il sistema induttore della macchina si compone di un giogo o
carcassa di forma cilindrica o prismatica, entro cui sono disposti in rapporto
radiale e convergente i nuclei polari, orientati Nord- Sud, e terminanti in
espansioni polari recanti gli avvolgimenti di eccitazione: questi sono percorsi
da una corrente continua derivata dalla macchina stessa (autoeccitazione) o da
una fonte esterna di energia.
D. a due poli raggiungono solo piccole
potenze, perciò di norma il numero di questi è più elevato.
Il rotore è situato all'interno dello statore sopra descritto ed è
costituito da un cilindro cavo di metallo ferromagnetico, cui sono state
praticate delle scanalature cave disposte a intervalli regolari fra loro. In
esse sono alloggiati i tratti rettilinei delle spire che formano l'avvolgimento,
cioè i lati attivi utili agli effetti della produzione di forza
elettromotrice. Le spire sono collegate a gruppi alle lamelle del collettore,
opportunamente isolate fra loro e invece a contatto con le spazzole di
trasmissione. Il circuito magnetico dell'induttore, dunque, risulta chiuso da un
lato dal giogo contenente i poli, dall'altro dal corpo del rotore. Durante la
rotazione dell'indotto, i tratti rettilinei degli avvolgimenti, detti anche
conduttori, attraversano le linee di forza del flusso uscente dalle
espansioni polari e diventano sede ciascuno di una forza elettromotrice indotta
che muta segno nel passaggio da un polo al successivo di orientamento opposto.
Nei conduttori interni di collegamento, invece, non si genera alcuna forza
elettromotrice indotta dal momento che essi sono sottratti all'azione del campo
per l'effetto schermante del magnete. Fissando un punto A e un punto B
diametralmente opposti e percorrendo i conduttori esterni dal primo verso il
secondo, le forze elettromotrici indotte risultano tutte concordi. Seguendo
l'avvolgimento dal punto B al punto A si hanno di nuovo forze elettromotrici
concordi fra loro ma opposte alle precedenti. La forza elettromotrice totale che
agisce nell'avvolgimento chiuso su se stesso è perciò in ciascun
istante uguale a zero e quindi nessuna corrente potrebbe circolare in queste
condizioni. Però fra i punti considerati esiste un circuito derivato
esterno: esso è a contatto con spazzole a loro volta collegate alle
lamelle del collettore su cui convergono i gruppi degli avvolgimenti e ai suoi
capi agisce la differenza di potenziale uguale alla somma delle forze
elettromotrici indotte nei conduttori nell'uno e nell'altro senso. È
perciò possibile prelevare in ogni istante una differenza di potenziale
costante in valore e verso. Un tipo particolare di
D. è quella
a tamburo. È costituita da un cilindro di ferro sul quale è
distribuito un numero pari di conduttori rettilinei: essi sono disposti in modo
tale da formare, in determinate condizioni, un circuito chiuso. Il collegamento
chiuso completo risulta dalle connessioni dei conduttori dell'indotto in un
ordine esemplare di questo tipo (per 12 conduttori):
uno-otto-tre-dieci-cinque-dodici-sette-due-nove-quattro-undici-sei-uno. Le
lamelle del collettore sono inserite nel punto mediano delle connessioni
frontali anteriori: ne risultano sei lamelle, ossia una lamella per ogni coppia
di conduttori e cioè per ogni spira. Le spazzole sono quindi immorsate su
due lamelle diametralmente opposte. ║
Regolazione delle d.:
è particolarmente importante effettuare una regolazione che mantenga
costante o che vari la tensione ai morsetti al variare del carico. Per
raggiungere lo scopo si agisce sulla corrente di eccitazione della macchina per
mezzo di
reostati e in qualche caso variando il numero delle spire
dell'avvolgimento induttore. I reostati di eccitazione, detti comunemente
reostati di campo, sono calcolati in base alle caratteristiche a vuoto
della macchina. Sono anche necessari particolari strumenti quando si interrompe
con un reostato il circuito di eccitazione della macchina. Esso infatti è
sempre fortemente induttivo e alla sua apertura produce una forte scintilla: per
evitare l'inconveniente si ricorre in genere a un dispositivo che permetta di
chiudere in
corto circuito l'avvolgimento di eccitazione prima che vi si
interrompa la corrente. Il reostato di campo è dotato di un morsetto di
corto circuito, che viene inserito prima che la manovella di comando giunga a
disinserire l'ultimo contatto della resistenza. In quell'istante l'avvolgimento
induttore si trova in corto circuito e la corrente che lo percorre può
ridursi gradatamente a zero, senza generare sovratensioni dannose. Oggi le
d. hanno meno applicazione di una volta, sostituite dai
semiconduttori, utilizzati nella conversione di corrente alternata in
continua.
Dinamo di bicicletta: 1) presa di moto; 2) albero; 3) involucro; 4) presa di energia; 5) magnete; 6) nucleo di ferro