Motori in corrente continua

Con motore in corrente continua si è soliti indicare una macchina elettrica a collettore in corrente continua funzionante come motore, in grado cioè di trasformare energia elettrica in energia meccanica.
La stessa macchina può comunque funzionare sia come dinamo, quando riceve potenza meccanica (ad esempio trainata da un altro motore) e restituisce potenza elettrica, che come freno, quando riceve sia energia elettrica che meccanica e le dissipa sotto forma di calore. Nella sezione di una macchina in corrente continua a collettore possiamo individuare tre parti costitutive:

- Lo statore, solitamente realizzato in ferro omogeneo, che con le sue espansioni polari (due in figura) deve generare un campo magnetico il più possibile uniforme. Nei motori in corrente continua i poli Nord e Sud sono ottenuti avvolgendo sulle espansioni un circuito di eccitazione percorso dalla corrente Ie; nei motori a magneti permanenti l’avvolgimento di eccitazione non è presente, perché lo statore è costituito appunto da una calamita e quindi è possibile controllare il motore solo sulla tensione o sulla corrente di armatura.

- Il rotore, che è invece in ferro lamellare: le lamelle sono separate da un isolante per aumentare la resistenza elettrica e diminuire quindi le correnti parassite indotte per magnetizzazione. Nel rotore sono ricavate delle cave su cui alloggiano i conduttori del circuito di armatura; si tratta di un’unica spira, opportunamente intrecciata in modo che le correnti entranti e uscenti si sistemino rispetto all’asse delle spazzole come indicato in figura1: tutte le correnti entranti a destra dell’asse e tutte le correnti uscenti alla sinistra.

- Il collettore, le cui spazzole realizzano un contatto strisciante con le lamelle di terminazione dei conduttori del rotore; le spazzole sono in grafite e le lamelle in ferro dolce, così che si usurino solo le prime, meno costose e più semplici da sostituire.

L’avvolgimento di eccitazione è costituito da un numero considerevole di spire avvolte attorno alle espansioni polari dello statore (il flusso generato è proporzionale a tale numero N).

Motori di trazione ferroviaria

I motori di trazione debbono soddisfare severe esigenze costruttive derivanti dal limitato spazio a disposizione, dalle notevoli sollecitazioni meccaniche cui sono sottoposti e dalle ampie variazioni del carico e tensione di alimentazione.
La carcassa di statore, fissata sul carrello, è in acciaio, il rotore o indotto, composto da lamiere che formano la sede dell'avvolgimento con cave aperte, è sostenuto dallo statore da un insieme di rulli o a sfere per ridurre l'attrito.
Il numero di poli è di solito 4, ma per grandi potenze si arriva a 6.
Nei veicoli a corrente continua con equipaggiamento di tipo tradizionale a più motori la regolazione di tensione consiste nel collegare secondo schemi diversi i motori.
Negli equipaggiamenti con sei motori da trazione, usati frequentemente nelle reti a 3000 V, i collegamenti possibili sono i seguenti (adottando motori con tensione massima UMAX = 1500 V):


A parità di corrente la velocità varia, quindi, circa proporzionalmente alla tensione ai morsetti del motore.