Si manifesta quando alla dinamo, eccitata e trascinata in rotazione, è applicata una resistenza di carico Ru [W]. In tali condizioni la dinamo eroga corrente continua I [A] ed anche nelle sue vie interne circolerà corrente ( pari ad I/2 se le vie interne sono due).

In tutte le macchine si verifica una distorsione del campo magnetico a carico rispetto al campo magnetico a vuoto. Questo perché al campo magnetico induttore principale H₀ si sovrappone il campo magnetico d'indotto H_I generato dalla corrente circolante nelle vie interne. Il campo d'indotto ha le linee di forza che sono trasversali rispetto a quelle del campo induttore, ovvero è come se si presentassero due poli N_I ed S_I allineati sull'asse interpolare ed arretrati di mezzo passo polare rispetto a quelli dell'induttore. Ne risulta un campo magnetico complessivo a carico H distorto rispetto a quello che si aveva a vuoto, con l'asse neutro y',y' non più coincidente con l'asse interpolare dell'induttore ma spostato in avanti (secondo il senso di rotazione dell'indotto) di un angolo b.

Mantenendo le spazzole sull'asse interpolare y, y accade che in ciascuna delle due vie interne alcuni conduttori attivi (due nella nostra raffigurazione) sono sede di f.e.m. opposte a quelle che agiscono nella rimanente parte della via interna. Questo fatto determina una significativa caduta di f.e.m. per reazione d'indotto:

dove E₀ è la f.e.m. alle spazzole a vuoto, E quella a carico.

Nelle macchine sature (cioè col circuito magnetico che si trova a lavorare in saturazione, od almeno nel ginocchio che la precede) si verifica inoltre una riduzione del flusso per polo e, quindi, una maggior caduta di f.e.m. nel passaggio da vuoto a carico.

Infatti, con riferimento alla figura che rappresenta la macchina sviluppata in piano nella zona interessata dal polo Nord, si osserva che le linee di induzione del campo magnetico induttore H₀ sono dirette verso il basso, mentre quelle del campo magnetico d'indotto H_I vanno verso l'alto nella zona d'entrata e verso il basso nella zona d'uscita della scarpa polare. Il campo magnetico complessivo (somma di quello induttore e di quello d'indotto) sarà allora indebolito in entrata e rafforzato in uscita. Se il ferro è lontano dalla saturazione, alle due variazioni del campo corrispondono in modo proporzionale due variazioni di induzione così che il flusso complessivo del polo rimane invariato. Se il ferro è in saturazione, alla diminuzione del campo corrisponde una proporzionale diminuzione dell'induzione mentre all'aumento del campo corrisponde un aumento piccolissimo di induzione così che il flusso complessivo per polo diminuisce e con esso cala la f.e.m. indotta.

Infine la distorsione del campo magnetico produce, nelle zone immediatamente precedenti all'asse interpolare (ove si trovano le spazzole), un gradiente molto elevato d'induzione magnetica (cioè una variazione molto rapida del valore di induzione per punti anche poco distanti tra di loro). Questo aspetto è molto più marcato per le dinamo non sature, infatti la saturazione impedisce all'induzione di poter assumere valori significativamente maggiori di quelli propri della saturazione medesima. A causa della diversissima induzione per conduttori d'indotto tra loro vicini si avranno in tali conduttori f.e.m.i. altrettanto diverse e, quindi, elevate differenze di potenziale tra le lamelle contigue del collettore cui i conduttori fanno capo. Essendo tali lamelle, seppure isolate, molto vicine, si crea la possibilità di scariche tra le lamelle contigue, tanto più probabili quanto più è grande la distorsione del campo magnetico e l'intensità della corrente erogata dalla dinamo. Tali scariche possono produrre importanti effetti termici e, quindi, il deterioramento delle lamelle e dell'isolante interposto. Se ciò accade, il collettore si deformerà e le lamelle non presenteranno più una superficie liscia, le spazzole incominceranno a saltare nel loro passaggio sulle lamelle deformate e, in poco tempo, si arriverà alla distruzione del collettore.

Osservazione: in anni passati si ricorreva allo spostamento delle spazzole dall'asse interpolare y, y all'asse neutro y', y'. Questa soluzione permetteva di evitare lo scintillamento tra le lamelle in prossimità delle spazzole ma determinava una forte smagnetizzazione della macchina con una conseguente vistosa diminuzione della f.e.m. da vuoto a carico. Infatti lo spostamento delle spazzole dall'asse interpolare y, y all'asse neutro y', y' determina uno spostamento del campo d'indotto rispetto ai poli induttori e fa si che il campo d'indotto non sia più trasverso rispetto al campo induttore, quindi si ha che sotto ciascun polo induttore viene ad agire una componente significativa di campo d'indotto che si oppone al campo induttore e determina una smagnetizzazione del polo molto più grande di quella dovuta alla distorsione del campo. La soluzione dello spostamento delle spazzole attualmente è stata abbandonata.

Osservazione: quando la dinamo passa da vuoto a carico, come già si è visto, si creano dei poli d'indotto N' , S' che si trovano spostati arretrati (con riferimento al senso di rotazione dell'indotto) di mezzo passo polare rispetto agli omonimi poli induttori. E' evidente che tra i poli induttori ed i poli d'indotto scaturiscono delle forze che, come è facile verificare, danno origine ad una coppia elettromagnetica frenante che si oppone alla rotazione dell'indotto. Quindi, per mantenere in rotazione l'indotto, si dovrà applicare una coppia motrice C attraverso il motore primo che trascina l'indotto stesso e si dovrà spendere una potenza meccanica Pa = W·C [W] che, a meno delle perdite, verrà erogata al carico sotto forma elettrica.

Macchine in corrente continua
Programma per la classe quinta
Home Page