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Sono Allison Toepperwein.
Ed io sono Vince Penman.
In questo episodio vi mostreremo
la progettazione dei motori elettrici, e come vengono usati.
Un motore elettrico è un congegno che converte l'energia elettrica in energia meccanica.
Il progetto di base del motore elettrico risale a oltre 200 anni fa.
Nonostante i motori elettrici abbiano migliaia di applicazioni, sono tutti basati
sullo stesso concetto, l'elettromagnetismo.
Il principio alla base dell'elettromagnetismo
dice che quando si fa passare la corrente elettrica attraverso un cavo, si genera un campo magnetico.
Quindi, col passaggio di elettricità, il cavo stesso diventa un elettromagnete.
Un motore elettrico ha una parte ferma che si chiama statore ed una parte rotante chiamata rotore.
Lo statore genera un campo magnetico e il rotore è
un elettromagnete che ruota all'interno di questo campo.
Perché i poli opposti di un magnete si attraggono e quelli paralleli si respingono, il polo magnetico a sud
del rotore si muove verso il polo magnetico a nord dello statore.
Alternando ripetutamente la direzione della corrente nell'elettromagnete del rotore,
i poli continuano a cambiare lato e questo movimento rotatorio continua.
L'asse del motore in uscita è attaccata al rotore e il movimento rotatorio aziona
il congegno attaccato al motore.
A volte vogliamo far andare il motore elettrico a velocità diverse, a seconda
dell'applicazione che se ne fa.
Gli ingegneri usano unità chiamate a velocità variabile per controllare la velocità
di un motore elettrico, attraverso il controllo del voltaggio o la frequenza dell'elettricità usata per far andare il motore.
L'uso di queste unità permette un funzionamento più sciolto del controllo sull'accelerazione,
un posizionamento accurato e il controllo della forza rotatoria dei motori elettrici.
E' l'unità variabile della velocità che ci permette di avere 12 velocità "frullate" anziché una sola.
Ciò significa che possiamo berci frullati di ben 12 fantastici gusti diversi.
Queste unità controllano anche la velocità dei ventilatori e delle pompe.
Mentre i principi di base delle unità e dei motori sono gli stessi,
il grande numero di applicazioni presenta agli ingegneri la sfida di tanti progetti diversi.
In aziende come Buehler Motor, Heinzmann e WEG in Germania gli ingegneri e i progettisti usano un software
di strumenti di modellazione come il Creo's Direct modeling tools
per progettare motori e unità elettrici per una grande varietà di prodotti di consumo
e applicazioni industriali.
Progettazioni di motori WEG con specifiche dimensioni concepite per
seghe elettriche, motori progettati in modo da non arrugginirsi in ambienti umidi,
come torri di raffreddamento, e persino ventilatori per pollame, progettati
per poter funzionare in ambienti agricoli
senza otturarsi con i detriti trasportati dall'aria.
L'azienda Heinzmann produce diverse unità per sistemi a iniezione di carburante
e sistemi di controllo su locomotive elettriche diesel.
I motori e le unità elettriche hanno anche una varietà di applicazioni nell'industria dei trasporti.
Con l'aumentare dei rischi legati ai cambiamenti climatici associati alle emissioni di gas,
alcuni stati come la California hanno reso obbligatorio produrre un certo numero di veicoli a emissioni zero.
Oggi i veicoli elettrici sono già disponibili, tuttavia
devono superare alcuni problemi che ne impediscono l'utilizzo.
L'attuale batteria elettrica è costosa e non è ancora a livello
richiesto per consentire lunghe distanze a una macchina elettrica.
Inoltre, la mancanza di distributori per ricaricare i veicoli elettrici è un problema pratico.
Per oltre 100 anni i motori elettrici sono stati usati per i treni,
le metropolitane, le funivie e i tram.
L'energia elettrica viene trasferita attraverso cavi aerei.
Alcuni treni elettrici e la maggior parte delle metropolitane ricevono energia da un terzo binario elettrico.
Nel Nord Est degli Stati Uniti, sono stati resi elettrici alcuni corridoi . In Europa e Giappone
molti treni ad alta velocità come il TGV francese e lo Shinkansen giapponese hanno motori elettrici.
Potete provare il Direct Modeling Tools di Creo, lo stesso software usato dagli ingegneri
della Buehler Motors, Heinzmann e WEG in una versione gratuita del PTC.
andate su ptc.com/go/modelingexpress.
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Arrivederci alla prossima settimana, dove vi mostreremo la progettazione dei giocattoli.