|
Motore elettrico a corrente alternata
Sono
di tre tipi. A COLLETTORE: vedi motore a corrente continua con eccitazione
serie, da cui differiscono solo per la necessità di avere lamellato anche
il circuito di eccitazione perché è sede anch’esso di corrente alternata.
ASINCRONO TRIFASE: il campo magnetico di eccitazione è rotante perché i
tre avvolgimenti sono ruotati di 120°. La variazione di flusso nelle spire
del rotore è tale da indurre una corrente che genera un campo magnetico
che va all’inseguimento di quello generatore: ruotano nello stesso senso.
Il rotore può essere una semplice “gabbia di scoiattolo”, cioè un insieme
di barre cortocircuitate (potrebbe essere anche un blocco di ferro, ma ci
sarebbe troppa dispersione). La rotazione è quasi a velocità costante, detta
di sincronismo, senza alimentazione non oppone resistenza. ASINCRONO MONOFASE:
simile a quello trifase, ma il campo magnetico diventa rotante solo quando
il rotore è in rotazione, per l’azione combinata del campo pulsante del
primario (eccitazione) e di quella del campo secondario che ruota all’interno
del primario. Il motore deve dunque essere avviato con un avvolgimento ausiliario
(che poi viene staccato) e/o con capacità, induttanze resistenze.
Motore elettrico a corrente continua, eccitazione serie e parallelo
Costruttivamente
è come una dinamo*: la corrente, fatta circolare negli avvolgimenti del
rotore, genera un campo magnetico che interagisce col campo magnetico dello
statore (fisso) in cui giacciono gli avvolgimenti stessi, nel senso che
i poli di segno inverso si attraggono e quelli dello stesso segno si respingono.
Nel motore “eccitazione serie” sia il campo magnetico fisso (di eccitazione)
che quello delle spire mobili sono generati dalla stessa corrente e dunque
all’avviamento si ha subito una grande forza perché la coppia generata è
proporzionale sia al flusso concatenato che alla corrente (in pratica all’intensità
dei due campi magnetici, cioè al quadrato della corrente, che è la stessa
per entrambi). Questo sistema va benissimo per i motorini di avviamento*,
c’è solo il pericolo che prendano a girare velocissimi se non c’è una forza
resistente di contrasto, distruggendosi. Si usa allora l’ ”eccitamento in
parallelo” dove la corrente per il campo magnetico fisso è attinta dalla
linea a tensione costante, limitata da opportune resistenze, e in pratica
costante essa stessa. La coppia è dunque proprozionale alla sola corrente
che percorre le spire rotanti e la velocità di rotazione è praticamente
costante. I motori a funzionamento continuativo sono in grado di fare l’avviamento
con l’eccitazione “serie” e poi passare a quella “parallelo”.
Motore piezoelettrico
I
materiali piezoelettrici hanno la proprietà di deformarsi quando sono sottoposti
a uno stimolo elettrico (e viceversa). Questa deformazione viene sfruttata
nello statore per muovere, per attrito, il rotore. Il moto continuo si ottiene
quando lo statore è sollecitato da un’onda “viaggiante”, cosa ottenibile
utilizzando nello statore del materiale ceramico. I vantaggi dei motori
piezoelettrici sono dal punto di vista della precisione, elevata potenza
specifica e bloccaggio automatico in assenza di eccitazione. Utilizzato
ad es. per la movimentazione dei poggiatesta (Toyota). Sono piuttosto costosi.
Motore quadro, sottoquadro e superquadro
Il
motore è “quadro” quando la corsa del pistone è uguale al diametro (alesaggio)
del cilindro. E’ “superquadro” se la corsa è più corta del diametro del
cilindro; “sottoquadro” o “a corsa lunga” quando, come nella maggioranza
dei casi, la corsa è superiore al diametro del cilindro. Comunque, i rapporti
corsa/alesaggio variano normalmente da 0,6:1 a 1,4:1. A parità di cilindrata,
cioè di volume aspirato, quanto più la corsa è corta, tanto più si ha una
superficie di contorno minore e quindi minori perdite di calore verso l’esterno
(però è più difficile da raffreddare) e anche minori picchi di pressione
(erogazione più “fluida”), permette una sistemazione migliore delle valvole,
minore attrito e minori forze centrifughe ed alterne, quindi si può salire
di giri. Per contro si ha una forma meno raccolta (dimensioni esterne “larghe”)
e quindi un minor rendimento termico. I motori da corsa F1 sono dei superquadri
con rapporti dell’ordine di 0,4-0,5 (40x90 mm) Un motore a corsa lunga ha
un buon riempimento, e quindi coppia motrice, ai bassi regimi. La forma
della camera di scoppio è regolare, il che favorisce la combustione completa
però sio ha difficoltà a superare le norme anti-inquinamento per via di
carenza di ossigeno in fase di accelerazione, viceversa passando ai quadri
e ai superquadri. Caratteristiche tuttavia correggibili scegliendo un numero
opportuno di valvole fasatura variabile e i collettori di aspirazione variabili,
per non dire della sovralimentazione.
Motore rotativo
Il
propulsore con pistone rotante più noto è il Wankel, dal nome del suo ideatore.
In questo motore il pistone* non ha un movimento lineare alterno nei cilindri*,
ma ha una forma vagamente triangolare e ruota all’interno di una camera.
Il pistone è definito rotore e la camera statore. Nel Wankel il rotore triangolare
divide lo spazio libero dello statore in tre camere rotanti di volume variabile.
In queste si compiono contemporaneamente tre cicli a quattro tempi sfasati
di un terzo di giro di rotore; le fasi utili sono quindi tre per ogni rotazione
completa del pistone. Poiché a un giro del rotore corrispondono tre giri
dell’albero motore*, si ha una fase attiva per ogni giro di quest’ultimo,
esattamente come in un bicilindrico a quattro tempi. Questo giustifica il
fatto che, ai fini sportivi e fiscali, il Wankel viene considerato equivalente
a un due cilindri quattro tempi di uguale cilindrata unitaria (e quindi
con cubatura totale doppia). E’ importante sottolineare che il Wankel è
un quattro tempi nonostante la mancanza degli organi della distribuzione*
(non ci sono alberi a camme, molle, punterie e valvole) e benché si abbia
una fase attiva a ogni giro dell’albero motore. Il rotativo è costituito
da un numero di componenti inferiore rispetto a un motore tradizionale,
non ha problemi di equilibratura, è leggero, compatto e molto potente. E’
in produzione attualmente solo su modelli Mazda (“RX 7”) mentre le altre
Case, pur avendone acquistato i brevetti, non lo producono per le più svariate
ragioni: dovrebbero dotarsi di nuovi sistemi produttivi e di nuove tecniche
di riparazione e di distribuzione dei ricambi; dovrebbero studiare come
applicare anche ad esso le tecniche di riduzione degli inquinanti ecc. In
pratica poiché il Wankel non va estremamente meglio di un motore a cilindri
e invece richiede conoscenze particolari nessuno vi si impegna, salvo novità
dalla Mazda (prototipo RX “Evolv”, 287 CV a 9.000 giri/min, gennaio 2000).
Motori multicarburante
Possono
usare diversi tipi di combustibile. Poiché esiste il rischio di preaccensione
e di battito in testa questi motori sono quasi sempre tipo Diesel con iniezione
ritardata. Il rapporto di compressione è molto alto perché i combustibili
si accendono con difficoltà (rapporto di compressione* 25:1). Ne esistono
anche a ciclo Otto, con accensione molto ritardata e comunque con rapporto
di compressione elevato: 14...15:1. Alcuni motori prevedono un’aggiunta
di iniezione di alcool direttamente nel cilindro, mentre il ciclo può essere
Otto o Diesel. Questi motori, per lo scarso rendimento e l'elevato inquinamento,
sono di applicazione esclusivamente militare.
Motorini passo-passo
Motori
di piccola potenza (max. 100 W) che realizzano spostamenti angolari molto
precisi, proporzionali al numero degli impulsi di comando. Ogni singolo
spostamento angolare è detto “passo” (step). Con impulsi in rapida successione
il movimento è praticamente continuo. Possono invertire il movimento. Lo
statore è composto generalmente di due bobine separate con campi che si
incrociano. Il rotore è un magnete permanente che si stabilizza nella posizione
di equilibrio magnetico col suo Nord piazzato a metà tra i Sud delle bobine
di statore. Se si inverte la polarità di uno dei due avvolgimenti dello
statore, mantenendo invariato l’altro, il rotore, che aveva come detto il
suo Nord affacciato a metà strada tra i due Sud originali, si sposterà conseguentemente
di 45° per affacciarlo al nuovo Sud (composto dai due nuovi Sud dello statore);
ora, variando la polarità della seconda bobina lo si sposta di un altro
angolo uguale, e così via. Questi motorini sono utilizzati per la valvola
di regolazione del minimo, i by-pass dell’aria aspirata, comando elettrico
della farfalla (drive by wire*), le paratie aria condizionata, l’orientamento
fari ecc. Altri steppers hanno invece un avvolgimento di statore e magneti
permanenti di rotore.
Motorino di avviamento
Elemento
che provvede a far girare il motore in fase di avviamento per fargli raggiungere
le condizioni di autosostentamento. Esso preleva energia dalla batteria
sotto forma di corrente elettrica che percorre le spire di una serie di
anelli immersi in un campo magnetico esterno. Le spire percorse da corrente
tendono a disporsi in modo da essere attraversate perpendicolarmente dal
flusso. Ogni spira fa capo a un collettore a spazzole il quale, quando la
spira si avvicina alla sua posizione di equilibrio, le toglie la corrente
per alimentare una spira adiacente inclinata rispetto al campo. Così facendo
il movimento continua senza mai trovare una posizione di equilibrio. Il
campo magnetico esterno può essere costituito da magneti permanenti o da
avvolgimenti percorsi da corrente e in questo caso la corrente può essere
la stessa che percorre le spire rotanti (avvolgimento in serie) oppure da
corrente prelevata dai poli della batteria (avvolgimento in parallelo).
I motori a magnete permanente e ad avvolgimento parallelo hanno il campo
esterno praticamente costante, sono semplici di disegno e piccoli (pecie
quelli a magneta permanente), però hanno la velocità di rotazione indipendente
dalla coppia, il che non è molto indicato per l’avviamento. I motori ad
avvolgimento in serie hanno una coppia molto elevata all’avviamento, che
cala rapidamente al salire della velocità. Si usano allora motori “misti”
detti serie/parallelo in cui la prima fase di avviamento ha l’avvolgimento
serie che poi passa al parallelo quando è iniziata la rotazione.
Movimento Bendix
Si
tratta di un pignone montato su un asse costituito da un ingranaggio elicoidale.
L’improvvisa rotazione dell’asse porta, a causa dell’inerzia, il pignone
a muoversi lungo l’asse stesso in avanti o indietro. Molto utilizzato nei
dispositivi di avviamento, ha la funzione di portare il pignone ad accoppiarsi
con la corona del volano quando si aziona il motorino e poi a distaccarsene
quando è il motore a far girare velocemente il volano.
mpg (miglia per gallone)
Misura
di consumo carburante in uso negli Stati Uniti d’America. La conversione
è la seguente: 1 L/100 km equivale a 237,6 mpg.
Multijet
Sistema
di iniezione a common rail* che esegue durante ogni ciclo motore più delle
due iniezioni oggi comunemente utilizzate. Migliorano consumi, emissioni
(soprattutto queste: 30-40% in meno), silenziosità (2 dB), prestazioni (6-7
%). Si tratta in genere, nel Diesel, di due preiniezioni (prima che il pistone
sia al punto morto superiore), una principale e due postiniezioni. I miglioramenti
sono correlati alla possibilità di controllare meglio le temperature in
camera di scoppio, abbassandone il valore massimo (di picco) e ampliando
la zona di combustione ottimale.
Multiplexing
Anziché
raccogliere presso un’unità centrale tutti i segnali analogici provenienti
da sensori attuatori e motori elettrici, questi ultimi vengono dotati di
un sistema di autodiagnosi continuo e di trattamento - ELABORAZIONE delle
informazioni. Essi inviano su un unico cavo in forma digitale le informazioni
che verranno decodificate dall’unità centrale per quello che le abbisogna
in merito alle funzioni che sta trattando: in tal modo si riduce il numero
di fili e sensori a vantaggio della semplificazione dell’impianto. Negli
anni 50 in una vettura c’erano mediamente 75 metri di cavo elettrico, oggi
siamo a 2 chilometri (35 kg). Vedi anche CAN e fibre ottiche.
Multipoint
Impianto
di alimentazione* che prevede un iniettore* per cilindro*.
|
