Meccanica Applicata alle Macchine
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Freni magnetici o elettromagnetici
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Freni magnetici o elettromagnetici
Un freno magnetico, o elettromagnetico, è un dispositivo frenante che sviluppa una forza di rallentamento senza contatto tra le parti costituenti il freno. Esso è costituito da una lastra metallica ferromagnetica muoventesi all’interno di un campo magnetico. Tale movimento può essere di tipo rotatorio o rettilineo, ne consegue che i freni elettromagnetici possono essere circolari o lineari.
Per effetto del campo magnetico, nella lastra verranno a formarsi differenze di potenziale indotte che daranno vita, a loro volta, a correnti parassite (o correnti di Foucault). Queste correnti parassite generano anch’esse un campo magnetico, che opponendosi con quello del generatore del campo magnetico esterno, genera una forza frenante.
Nonostante non vi siano contatti tra le parti in movimento, avviene comunque una generazione di calore dovuto alla resistività elettrica della lastra conduttrice per effetto delle correnti parassite.
La forza frenante dipende comunque da diversi parametri quali:
- la conducibilità del metallo: le correnti indotte sono direttamente proporzionali alla conducibilità elettrica del materiale, pertanto essa ha un ruolo determinante sull’azione frenante;
- lo spessore e la geometria della lastra: anche qui le correnti indotte sono direttamente proporzionali allo spessore del materiale e all’area della lastra intercettata dal campo magnetico (che deve essere la più ampia possibile, e dovrebbe anche estendersi un po’ al di fuori del campo stesso). Inoltre, la presenza di fori o intagli nella lastra conduttrice può anche fortemente impedire, fino a quasi annullare, l’effetto frenante per effetto magnetico;
- l’intensità del campo magnetico: le correnti indotte sono proporzionali al quadrato dell’induzione magnetica. È quindi particolarmente interessante utilizzare campi magnetici potenti;
- la direzione del campo magnetico: la massima azione frenante si ottiene quando il movimento avviene in direzione perpendicolare alle linee di forza di un campo magnetico per quanto possibile uniforme;
- il traferro del circuito magnetico: a parità di altre condizioni, lo spazio riservato al passaggio della lastra conduttrice determina l’intensità del campo magnetico che lo attraversa. Un suo aumento, ad esempio per aumentare il gioco nel passaggio della lastra, fa diminuire l’azione frenante;
- la velocità: l’effetto frenante è fortemente dipendente dalla velocità relativa fra campo magnetico e lastra conduttrice. In particolare: a basse velocità la forza frenante è proporzionale alla velocità stessa (la frenata è di tipo viscoso), invece, con l’aumentare della velocità la forza frenante raggiunge un massimo per poi decrescere, fin quasi ad annullarsi a velocità molto elevate.
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