Motori elettrici
Motori elettrici
Un motore elettrico utilizza un elettromagnete rotante, solitamente con magneti permanenti, per generare corrente elettrica per alimentare un albero e produrre movimento meccanico. La velocità di rotazione e la quantità di uscita meccanica sono controllate modificando la direzione in cui la corrente elettrica scorre attraverso i circuiti e i dispositivi di commutazione. I motori elettrici possono essere utilizzati per generare elettricità, pompare acqua, spostare automobili e persino far funzionare lavastoviglie e aspirapolvere. Possono anche essere alimentati da una varietà di fonti energetiche, comprese le fonti rinnovabili come l’eolico, il solare o l’energia idroelettrica.
A differenza dei motori che utilizzano combustibili fossili, un motore elettrico non produce inquinamento e non richiede cambi d’olio regolari. Ciò è dovuto al fatto che ci sono pochissime parti meccaniche in movimento, rispetto alle centinaia in un motore a combustione interna (ICE). I motori elettrici consumano anche molto meno carburante delle auto ICE, il che significa che emettono la metà di anidride carbonica.
I primi motori elettrici erano macchine sperimentali basate sui principi dell’elettromagnetismo. Il primo dispositivo funzionante fu costruito dall’inglese Thomas Davenport nel 1837. Aveva quattro elettromagneti rotanti che venivano commutati da un commutatore e magneti permanenti fissi a forma di anello fatti di ferro dolce. Potrebbe sollevare un peso da 10 a 12 libbre al ritmo di un piede al minuto, che corrisponde a circa 15 watt di potenza meccanica. L’invenzione è stata un grande successo e ha portato a molti altri motori concorrenti.
Moritz Hermann Jacobi (prussiano di lingua tedesca, naturalizzato russo) iniziò gli esperimenti con un elettromagnete a forma di ferro di cavallo all’inizio del 1833 e scrisse in una lettera a Poggendorff, editore degli Annalen der Physik und Chemie, sui suoi successi. I passi successivi di Jacobi furono la costruzione di un motore elettrico rotante e lo sviluppo di un metodo per commutare la corrente negli avvolgimenti del rotore. Nel maggio 1834 creò un motore che sviluppò una notevole potenza meccanica e stabilì un record mondiale che durò fino alla fine del XIX secolo.
Motori elettrici
Un componente essenziale del motore Jacobi è un commutatore che inverte il flusso di corrente negli avvolgimenti del rotore ogni mezzo giro dell’albero. Questo viene fatto per mezzo di contatti elettrici chiamati “spazzole” realizzati con un materiale conduttore morbido come il carbonio premuto contro il commutatore. Le spazzole creano un contatto strisciante con sezioni consecutive del commutatore mentre l’armatura ruota, offrendo corrente a ciascun avvolgimento.
Un’altra caratteristica dei motori elettrici è che possono funzionare a temperature molto basse e possono essere utilizzati in molte applicazioni diverse. I motori più piccoli si trovano nei cosiddetti orologi da polso analogici al quarzo, hanno una sola bobina e assorbono pochissima corrente.
I motori elettrici più grandi vengono utilizzati per la propulsione delle navi, la compressione delle tubazioni e i sistemi di stoccaggio con pompaggio con capacità superiore a 100 megawatt. Nell’elettronica di consumo, i motori elettrici sono utilizzati in apparecchi come lavatrici e aspirapolvere, ventilatori e soffianti. Possono anche essere trovati in alcuni veicoli elettrici come il nuovo modello VIA che sarà in vendita negli Stati Uniti nel 2020, utilizzando un pacco batterie agli ioni di litio da 24 chilowattora per un’autonomia fino a 40 miglia.
