Motori elettrici e loro applicazioni.

170. Invertibilità delle dinamo a corrente continua. — Mentre una dinamo produce la corrente s’incontra uno sforzo per continuare la rotazione, e l’energia elettrica ottenuta è l’equivalente del lavoro da noi compiuto. Si devono quindi esercitare delle azioni elettromagnetiche tra l’indotto e l’induttore, ed è facile riconoscere nel caso dell’anello di Pacinotti, il modo come queste azioni si producono, e dedurne che inviando nella dinamo, per virtù d’una sorgente esterna, la stessa corrente, l’indotto dovrà girare spontaneamente in senso inverso, sviluppando lavoro meccanico.

Si consideri, ad esempio, l’anello di Pacinotti della fig. 171, posto tra i poli d’un magnete, che può anch’essere un’elettrocalamita, e nel cui collettore, per mezzo delle spazzole E, si lancia la corrente d’una pila. La corrente, giunta a una delle spranghe del collettore, si divide nelle due serie di spire circondanti le metà dell’anello; le due correnti si ricongiungono, dopo traversate le spire, nella sbarra opposta, per tornare alla pila. — L’anello equivale, per virtù di queste correnti che gli girano intorno, a due calamite semicircolari coi poli omonimi affacciati in A e B; e il loro insieme forma così come un magnete unico a sbarra, diretto appunto secondo AB. 1 poli opposti A, B subiranno in totale quattro azioni dai poli N, S dell’induttore, e queste quattro azioni cospirano per far girare l’anello in un dato senso. Ma appena la rotazione comincia, le spazzole, abbandonano i tasti del collettore con cui erano in contatto, passano sui tasti successivi, creando nell’anello una nuova distribuzione del magnetismo avente per asse la direzione AB, sensibilmente fissa nello spazio, e imprimendo perciò all’anello un moto continuo.

Durante la rotazione dell’anello, mobile in un campo, si sviluppa una forza e. m. come in una dinamo, proporzionale alla velocità di rotazione. Questa f. e. m. e si sottrae a quella E della pila, poichè per creare una corrente nel senso di quella della pila l’anello dovrebbe esser girato da noi in senso inverso a quello in cui ruota l’anello-motore. — La forza elettromotrice risultante E-e darà nel circuito una corrente

ove r indica la resistenza totale. — Si deduce da questa formola

i r = E-e

e moltiplicando per i, e spostando convenientemente i vari termini, si ottiene infine

Ei = i²r + e i

la quale ci dice che il lavoro chimico compiuto dalla pila a ogni minuto secondo è maggiore del lavoro i² r impiegato per l’effetto termico nel circuito; la differenza ei rappresenta appunto il lavoro meccanico svolto dal motore, che non poteva essere creato dal nulla.

Adunque la potenza meccanica d’un motore è eguale al prodotto della sua forza controelettromotrice e, per l’intensità della corrente che traversa l’indotto. — Quanto alla forza controelettromotrice essa coincide con la f. e. m. che svilupperebbe la macchina, come dinamo, alla stessa velocità; ed è proporzionale alla velocità e all’intensità del campo creato dall’induttore.

In un buon motore la forza controelettromotrice e è molto prossima alla forza elettromotrice E della sorgente, mentre la resistenza totale del circuito è molto piccola. Ne viene che nel circuito sono in giuoco due forze elettromotrici opposte molto grandi rispetto alla resistenza r; mentre è piccola la loro differenza E-e cui corrisponde la corrente. — Per esempio nel circuito avente la resistenza di 1 ohm possono agire insieme la E eguale a 150, e la e eguale a 140 volt; la corrente sarà

Ma se bruscamente si arrestasse il motore, per un accidente qualsiasi, e si annullasse perciò la forza contro e. m. e che dipende solo dalla velocità, la corrente assumerebbe l’intensità disastrosa di 150 ampère, e l’indotto si fonderebbe sotto l’azione d’una corrente così elevata. S’interpongono perciò delle valvole fusibili per evitare i sovraccarichi d’intensità dovuti a un forte rallentamento della velocità del motore.