ALTERNATORE

L'alternatore è una macchina che viene messa in rotazione da un motore e in seguito alla rotazione genera una tensione alternata sinusoidale nei suoi avvolgimenti di uscita attraverso l'induzione magnetica. L'alternatore è alla base della nostra produzione di elettricità: esso trasforma (trasduce) energia cinetica in energia elettrica.

L'alternatore viene detto anche macchina sincrona per il fatto che la velocità con cui ruota deve essere costante e sincronizzata in base alla frequenza della rete elettrica a cui è collegata, rete che in Italia ha la frequenza di 50 Hz.

Il concetto-base è semplicissimo: per indurre una corrente è necessario variare un flusso magnetico all'interno di un circuito. L'oggetto che produce il campo magnetico -generalmente uno o più magneti- si chiama induttore; il circuito che invece genera elettricità si chiama indotto.

Esistono due modi per ottenere questo risultato:

• far ruotare un campo magnetico fuori e dentro un circuito elettrico (indotto fisso)

• far ruotare un circuito elettrico fuori e dentro un campo magnetico (induttore fisso)

La parte fissa dell'alternatore si chiama statore; la parte che ruota si chiama rotore. Nei due tipi di alternatore summenzionati il ruolo del rotore e dello statore si inverte:

      negli alternatori a indotto fisso il magnete è il rotore e il circuito lo statore;

      all'opposto, negli alternatori a induttore fisso il magnete è lo statore mentre il circuito fa da rotore.

"Rotore, statore, indotto... che caos diparole è questo!?!" Non vi preoccupate: dopo una breve descrizione tutto questo apparirà chiaro.

    ALTERNATORE A INDOTTO FISSO

Sul rotore vi sono i poli magnetici, cioè degli avvolgimenti che sono alimentati con una tensione continua per produrre un campo magnetico: negli alternatori più semplici al posti degli avvolgimenti vi sono dei magneti permanenti.

Nel nostro alternatore (figura a destra) le tensioni alternate che vi si generano in questi tre avvolgimenti sono sfasate tra di loro di un angolo pari a 120°.

Poiché le tensioni generate sono tre il sistema delle tre tensioni, uguali in modulo, ma sfasate tra di loro di un angolo di 120° è detto sistema trifase di tensioni.

Nel sistema trifase fornito dall'ENEL i valori delle tensioni trifasi sono pari a 400 V, in valore efficace.

Nell'alternatore, una volta costruito, lo sfasamento tra le tensioni generate resta costante; anche la velocità di rotazione del rotore deve essere perfettamente costante, in modo tale che la frequenza resti costante a 50 Hz.

Infatti si ha questa formula:

     frequenza di giri del rotore al secondo = fc/np ,

con fc = frequenza della corrente (50Hz in Italia) e "np" il numero di dipoli presenti nel rotore.

L'unica cosa che possiamo cambiare è il valore di tensione che preleviamo ai capi dei tre avvolgimenti di statore.

Per poter cambiare la tensione dello statore possiamo agire sull'avvolgimento di eccitazione, cioè sull'avvolgimento che genera i campi magnetici del rotore; in particolare aumentando la tensione continua sul rotore aumenta anche il campo magnetico prodotto e dunque il flusso e perciò anche la tensione alternata prelevata sullo statore.

   ALTERNATORI A INDUTTORE FISSO

In alcuni semplici alternatori, il campo magnetico è fornito da un magnete che rimane immobile (statore) mentre al suo interno viene fatta ruotare una bobina (rotore) -vedi figura a sinistra-; la rotazione della bobina fa sì che essa sia attraversata da un flusso magnetico variabile (massimo in valore assoluto quando la bobina è orrtogonale al campo magnetico, nominalmente nullo quando essa ne è parallela). La corrente viene raccolta da due spazzole e portata all'esterno. Un esempo è dato dalla figura accanto.

Molti sono gli utilizzi degli alternatori, che vengono impiegati in quasi tutte le centrali di produzione di energia elettrica le quali poi la trasformano in modo da consentirne il trasporto e la distribuzione per uso industriale e domestico.

Il procedimento che alimenta meccanicamente l'albero dell'alternatore è simile a tutte le tipologie di centrali e si basa su una turbina o un motore endotermico. In questo caso rientrano quelle in grado di sfruttare l'energia potenziale, come le centrali idroelettriche, o l'energia termica del vapore, come le termoelettriche[4], le geotermiche e le termonucleari. In questi grandi alternatori, la tensione prodotta è nell'ordine di migliaia di volt, solitamente trifase alla frequenza di 50 Hertz (60 negli Stati Uniti e in pochi altri Paesi).

(informazioni prese dal sito "http://www.scuolaelettrica.it/elettrotecnica/motori/motori1.htm" e "Wikipedia")

Se vuoi approfondire la conoscenza sulla magnetostatica, clicca su questi link:
	Magnetismo (stub)
	The Earth's magnetic field: Geomagnetism
	Il campo magnetico della terra nello spazio: la magnetosfera
	Paleomagnetismo: la geologia incontra il magnetismo