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Esistono diverse differenze chiave tra motori AC e motori DC, oltre a quella ovvia che riguarda il modo in cui ciascuno di questi componenti è alimentato. Di seguito è riportata una breve presentazione di ciò che ciascuno di questi tipi di motori è, seguita da una sintesi delle differenze tra di loro.

Per saperne di più sui diversi tipi di motori, consulta la nostra guida all’acquisto di motori.

Che cosa sono i motori a corrente alternata?

I motori a corrente alternata sono dispositivi elettromeccanici che convertono l’energia elettrica sotto forma di tensione alternata e corrente in energia meccanica. I motori a corrente alternata sono disponibili in diverse varietà che possono essere caratterizzate come motori asincroni (che sono asincroni) o motori sincroni e che contengono uno statore e un rotore. I motori asincroni possono essere monofase o polifase, mentre i motori sincroni includono motori a riluttanza e motori a isteresi. Vedi la nostra guida correlata, Tipi di motori a corrente alternata, per saperne di più su ciascuno di questi.

Che cosa sono i motori a corrente continua?

I motori DC possono convertire l’energia elettrica che gli viene fornita sotto forma di corrente continua in energia rotazionale meccanica. Lo stesso dispositivo può essere utilizzato in senso inverso per produrre energia elettrica DC dalla rotazione dell’albero motore. Quando viene utilizzato in questo modo, il dispositivo funziona come un generatore. Ci sono diversi tipi chiave di motori DC disponibili. Questi includono motori DC a magneti permanenti, motori DC avvolti in serie, motori DC Shunt, motori DC composti e motori DC brushless. La nostra guida correlata, Tipi di motori DC, contiene ulteriori informazioni su ciascuno di questi tipi.

In che modo i motori AC e DC differiscono l’uno dall’altro?

Mentre i motori AC e DC creano entrambi energia meccanica sotto forma di un albero motore rotante, ci sono alcune differenze chiave:

Potenza di ingresso

I motori AC funzionano da un segnale elettrico di ingresso che è una corrente alternata e una tensione che cambia in ampiezza e direzione man mano che la forma I motori a corrente alternata possono essere azionati da una fonte di alimentazione monofase, di una sorgente polifase con ingressi di tensione multipli che operano a una differenza di angolo di fase l’uno dall’altro (comunemente 120o o 2π/3 radianti nel caso di alimentazione trifase). I motori DC sono alimentati da una corrente unidirezionale (che non cambia direzione con il tempo) fornita da una fonte di alimentazione DC. L’importanza generale dell’alimentazione CA significa che potrebbe essere necessaria la conversione in corrente continua quando si utilizza un motore CC, ad esempio utilizzando un convertitore AC-DC o un alimentatore CC.

Campo magnetico

Nei motori a corrente alternata polifase, poiché le bobine dello statore sono alimentate con una corrente alternata, viene prodotto un campo magnetico rotante, o RMF, che, attraverso la legge di induzione di Faraday, genera un EMF nelle bobine del rotore. Che EMF si traduce in una corrente nel rotore e una coppia netta da applicare, facendolo ruotare, e che genera anche un campo magnetico rotante. I motori asincroni presentano un fenomeno noto come slittamento, in cui la velocità del rotore (Nr) è inferiore alla velocità sincrona del campo rotante dello statore (Ns). Lo Slittamento è espresso matematicamente come:

In un motore a corrente continua, un magnete permanente o un insieme di bobine di campo producono un campo magnetico che non ruota. La corrente viene fornita alle bobine dell’armatura, il che si traduce nella rotazione dell’armatura.

Connessione diretta vs. indiretta Design

Con un motore AC, energizzare le bobine dello statore attraverso un collegamento diretto a una fonte di alimentazione AC polifase è tutto ciò che è necessario per produrre la rotazione del rotore. Il principio dell’induzione elettromagnetica genera la corrente nel rotore senza la necessità di una connessione elettrica diretta.

Con un motore a corrente continua, la corrente deve essere fornita sia alle bobine di campo stazionarie (a meno che non venga utilizzato un magnete permanente) che all’armatura. Per raggiungere questo obiettivo, i motori DC a spazzole utilizzano un set di spazzole di carbone a molla che premono contro un anello del commutatore che trasporta la corrente alle bobine di armatura e alle bobine di campo mentre l’armatura ruota. A seconda che il collegamento della bobina di campo venga eseguito in parallelo con la bobina di armatura (motore shunt) o in serie con la bobina di armatura (motore a ferita in serie), la configurazione del motore CC risultante mostrerà diverse caratteristiche prestazionali.

L’uso di spazzole e di un commutatore ha diversi impatti sul funzionamento dei motori DC:

• Le spazzole sono soggette ad usura da attrito meccanico, il che significa che la riparazione e la sostituzione delle spazzole sono inevitabili, il che influisce sul posizionamento del motore a causa del requisito di accessibilità.
• Il contatto della spazzola con il commutatore può provocare scintille e archi che possono causare pitting e danni al commutatore e può anche essere una fonte di accensione – una preoccupazione in alcuni ambienti in cui vi è il rischio di esposizione a vapori o gas infiammabili.
• L’attrito della spazzola è una causa di un’efficienza ridotta per i motori a corrente continua che li utilizzano, poiché parte dell’energia in ingresso viene consumata in attrito e non utilizzata per generare movimento.
• I motori CC spazzolati creano più rumore e generano polvere dall’uso della spazzola, che è tipicamente un materiale di carbonio o grafite.

Controllo della velocità

In un motore a corrente alternata, la velocità del motore è controllata dalla frequenza di ingresso della corrente alternata fornita alle bobine dello statore ed è direttamente proporzionale. All’aumentare della frequenza, aumenta la velocità del motore. I controller di azionamento a frequenza variabile vengono utilizzati per regolare la frequenza di ingresso desiderata per produrre il numero di giri del motore desiderato.

Per i motori DC, la velocità del dispositivo viene controllata variando la tensione e la corrente applicate alle bobine o agli avvolgimenti dell’armatura o regolando la corrente che scorre alle bobine di campo (quindi influenzando la forza del campo magnetico per la bobina di campo). La relazione velocità-corrente è di nuovo proporzionale.

Meccanismo di avvio

I motori a corrente alternata polifase sono designati come auto-avviamento, non richiedendo alcuna elettronica aggiuntiva oltre il controllo della frequenza variabile per la velocità. I motori a corrente alternata monofase, così come i motori a corrente continua, richiedono entrambi un meccanismo di avviamento per il controllo delle condizioni di avviamento. Ad esempio, nei grandi motori a corrente continua, l’EMF posteriore generato nell’armatura è proporzionale alla velocità dell’armatura ed è quindi piccolo all’avvio. Questa condizione può causare un grande flusso di corrente all’armatura, potenzialmente causando burnout. Pertanto, per questi motori è necessario controllare l’aumento della tensione di ingresso all’avvio.

Prestazioni

I motori a corrente alternata sono spesso utilizzati per la loro coppia ad alta velocità e variabile, ma in genere la coppia mostra un calo all’aumentare della velocità del motore. I motori DC possono produrre una coppia elevata e sono preziosi dove è necessario il controllo della velocità. I motori DC possono fornire una coppia più costante nell’intervallo di velocità e generalmente forniscono una risposta più rapida alle variazioni di carico dei motori AC. A seconda della configurazione del collegamento della bobina (serie rispetto al parallelo), è possibile ottenere prestazioni diverse in base al valore di carico per i motori CC. I motori della serie presentano una coppia di avviamento più elevata ma hanno una velocità di discesa più ripida all’aumentare del carico. I motori CC paralleli o shunt forniscono una coppia di avviamento inferiore ma hanno una relazione tra velocità e carico più piatta e possono, quindi, fornire una velocità costante quasi indipendente dal carico applicato.

I motori a corrente alternata soffrono di problemi di efficienza a causa della perdita di corrente di induzione e dello slittamento menzionato in precedenza. I motori DC che utilizzano magneti permanenti possono essere circa il 30% più efficienti in quanto non devono consumare energia per creare un elettromagnete, ma c’è una certa perdita di efficienza a causa della perdita di energia dall’attrito delle spazzole. I motori brushless DC sono più efficienti di quelli con spazzole, ma i guadagni di efficienza sono principalmente nelle aree a basso carico o a vuoto della curva delle prestazioni del motore.

Altre considerazioni

Per una data quantità di produzione di lavoro meccanico, i motori a corrente alternata sono solitamente più grandi dei motori a corrente continua, con i disegni DC brushless che sono i più piccoli. I motori a corrente alternata hanno una lunga durata, mentre i motori a corrente continua richiedono più manutenzione per quei disegni che utilizzano spazzole e commutatori che presentano usura meccanica. I motori a commutazione elettronica (ECMS) sono una forma di motore CC senza spazzole che elimina la commutazione meccanica e le spazzole a favore della commutazione e del controllo elettronici, migliorando quindi la vita utile, riducendo il consumo energetico, il raffreddamento e fornendo prestazioni migliori.

Sommario

Questo articolo ha presentato una breve discussione riguardante la differenza tra motori AC e DC. Per informazioni su altri prodotti, consulta le nostre guide aggiuntive o visita la piattaforma Thomas Supplier Discovery per individuare potenziali fonti di approvvigionamento o visualizzare i dettagli su prodotti specifici.

Sorgenti:

1. http://www.ohioelectricmotors.com/2015/07/what-is-the-difference-between-an-ac-motor-and-a-dc-motor/
2. https://www.precision-elec.com/difference-between-ac-and-dc-motors/
3. https://www.powerelectric.com/motor-resources/motors101/ac-motors-vs-dc-motors
4. https://physicsabout.com/ac-motor-and-dc-motor/
5. https://www.orientalmotor.com/brushless-dc-motors-gear-motors/technology/AC-brushless-brushed-motors.html
6. https://www.machinedesign.com/motion-control/what-s-difference-between-ac-dc-and-ec-motors
7. http://electricalacademia.com/electrical-comparisons/difference-between-ac-motor-and-dc-motor/
8. https://www.veichi.org/solutions/related-articles/what-is-the-difference-between-ac-and-dc-motors.html

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