Macchina in Corrente Continua: Generalità

Una macchina rotante in corrente continua può funzionare indifferentemente da generatore o da motore. 
Nel primo caso è detta dinamo, nel secondo motore in continua. 
La sua applicazione prevalente è come motore: esistono applicazioni di potenza medio-grande, con tensioni nominali dell'ordine del migliaio di volt; numerose sono anche le applicazioni di piccoli motori.
Come avviene nella macchina sincrona, le macchine in continua dispongono di un induttore alimentato in corrente continua e di un indotto i cui conduttori sono sedi di f.e.m. e correnti alternate.
Nelle macchine in continua l'induttore è posto nello statore e l'indotto nel rotore.

Statore
Lo statore è costituito dalla carcassa sulla superficie interna della quale sono montati i poli principali dotati di scarpe polari, rivolte al rotore. Essendo sede d’induzione magnetica costante, la carcassa ed i nuclei polari sono realizzati in ferro massiccio; invece le scarpe polari possono essere massicce o lamellate, perché la loro induzione subisce fluttuazioni.

Intorno ad ogni nucleo polare sono poste bobine tra loro identiche che complessivamente costituiscono l'avvolgimento induttore (o avvolgimento d’eccitazione); esse sono collegate in modo che, quando sono percorse dalla corrente d’eccitazione, le f.m.m. di due poli consecutivi abbiano moduli uguali e versi opposti (uno centrifugo e l'altro centripeto).
La connessione più semplice presenta le bobine di due poli consecutivi connesse in antiserie.

Tranne che nelle macchine più piccole, in corrispondenza dell'interasse tra i poli principali sono posti poli salienti più piccoli, detti poli di commutazíone o poli ausílíarí, dotati d’avvolgímentí, la funzione dei quali sarà chiarita nel seguito. 
Nelle macchine più grandi le scarpe polari dei poli principali sono dotate di cave longitudinali che alloggiano i conduttori degli avvolgimenti compensatori.


Fig. 1 - Statore

A =  polo di commutazione       F =  conduttori di indotto
B =  avvolgimento di commutazione G =  carcassa
C =  bobina di induttore H =  collettore a lamelle
D =  nucleo polare I =  spazzola e portaspazzola
E =  scarpa polare L =  conduttori di compensazione
Rotore e collettore
Il rotore è sempre realizzato in ferro lamellato, perché è sede d’induzione magnetica alternata nel tempo. 
E' dotato di cave longitudinali, normalmente di tipo aperto, che alloggiano i conduttori d’indotto; questi sono connessi alle testate in modo da formare matasse simili a quelle dell'indotto delle sincrone; le matasse sono a loro volta interconnesse in modo da formare uno o più avvolgimenti chiusi, come sarà illustrato nel seguito.

Il collettore è organo caratteristico delle macchine in continua che permette di convertire le tensioni e le correnti alternate dei conduttori d’indotto nelle correnti e tensioni continue presenti ai morsetti di potenza della macchina. Esso ha struttura cilindrica ed è calettato, sull'albero ad una delle estremità del rotore. 
E' costituito da lamelle di rame che ne occupano le diverse posizioni azimutali, isolate con spessori di mica o vetroresina da 0,5 a 1,5 mm e collegate alle matasse dell'avvolgimento d’indotto.
Le lamelle sono anche collegate ai due morsetti di potenza della macchina tramite contatti striscianti con le spazzole fisse rispetto allo statore. Queste sono presenti a coppie, disposte simmetricamente lungo lo sviluppo azimutale del collettore. Piuttosto che usare spazzole di grossa sezione si preferisce usare più spazzole disposte in file, per ottenere un migliore contatto con le lamelle.


Fig. 2 - Collettore

A  =  rotore
B  =  collettore a lamelle
C  =  spazzole e portaspazzole
D  =  albero.

La figura seguente (Fig. 3) illustra i componenti interni di una macchina in corrente continua.


Fig. 3 - Parti fondamentali di una macchina a corrente continua

1 =  cuscinetti         7 =  collettore
2 =  anello di sollevamento 8 =  statore
3 =  cuscinetti 9 =  spazzole e porta spazzole
4 =  flangia supporto albero 10= flangia supporto collettore
5 =  turbina di ventilazione 11= coperchio
6 =  indotto
 

Lo spaccato di una macchina a corrente continua è riportato nella figura a lato (Fig. 4).

 Fig. 4

Valori nominali

I principali valori nominali della macchina in corrente continua sono elencati in Tabella.

Pn Potenza nominale [W]
Un Tensione nominale ai tre morsetti  [V]
In Corrente nominale  ai morsetti [A]
nn Velocità nominale di rotazione  [rpm]
Cn Coppia nominale all'albero [Nm]

La potenza nominale è legata ai valori nominali di tensione, corrente, velocità e coppia dalla relazione: