Di Kim Lewis Aggiornato il 24 marzo 2022
I motori elettrici e i generatori condividono una base comune:un circuito rotante che trasporta corrente, o armatura, situato all'interno di un campo magnetico. Il nucleo di ferro dell'armatura intensifica il campo interno, mentre la corrente alternata che scorre attraverso il circuito inverte la sua direzione, mantenendo l'armatura in movimento perpetuo. Mentre il circuito si muove, un flusso magnetico variabile induce una forza elettromotrice (EMF), la tensione che alimenta il dispositivo.
La FEM, abbreviazione di forza elettromotrice, non è una forza meccanica ma la differenza di potenziale che trasforma una forma di energia in un'altra. Le batterie, ad esempio, convertono l’energia chimica in energia elettrica, fornendo una fonte di campi elettromagnetici. L'entità della forza elettromagnetica indotta segue la legge di induzione di Faraday:più velocemente cambia il campo magnetico, maggiore è la tensione prodotta.
I generatori CA, spesso chiamati alternatori, convertono l'energia meccanica in energia elettrica alternata. Il movimento rotatorio, tipicamente fornito da turbine a vapore (carbone, petrolio o gas naturale), fissione nucleare o turbine idroelettriche (ad esempio, alle Cascate del Niagara), fa girare l'armatura. L'EMF risultante è un'onda sinusoidale la cui frequenza e ampiezza dipendono dalla velocità di rotazione e dall'intensità del campo magnetico.
I motori CA eseguono il contrario:utilizzano corrente elettrica alternata per generare rotazione meccanica. La maggior parte dei motori CA industriali si basa sull'induzione, dove il campo magnetico dello statore induce correnti nel rotore, creando una coppia che fa girare l'albero. La stessa tensione che alimenta le bobine guida il campo magnetico, rendendo i motori CA efficienti e robusti per applicazioni su larga scala.
Le versioni DC aggiungono un commutatore, un anello diviso collegato alle spazzole, che inverte la direzione della corrente al momento opportuno. Ciò garantisce una rotazione continua sia che il dispositivo assorba energia (motore) o che fornisca energia (generatore). L'armatura può essere azionata da un magnete permanente o da un elettromagnete e la forza elettromagnetica generata è corrente continua.
Fondamentalmente ogni motore è un generatore sotto mentite spoglie:l'armatura rotante produce campi elettromagnetici anche quando consuma energia elettrica. In un motore, questa forza controelettromotrice si oppone alla tensione applicata, limitando il flusso di corrente all'aumentare della velocità. Sebbene i campi elettromagnetici posteriori riducano l'assorbimento di potenza sotto carico, rappresentano anche un'inefficienza intrinseca che deve essere gestita nei sistemi ad alte prestazioni.
