ALTERNATORE

ALTERNATORE (II, p. 701)

Il costante progresso dell'elettrotecnica, il miglioramento delle caratteristiche dei materiali l'estensione del raffreddamento con idrogeno hanno permesso un ulteriore aumento nella potenza degli alternatori (sincroni eteropolari trifasi), rispetto ai valori già notevoli raggiunti intorno al 1930. In Europa la potenza massima è stata raggiunta con l'alternatore da 111.100 kVA installato in Russia. Alternatori di oltre 170.000 kVA sono stati costruiti negli Stati Uniti di America.

Gli alternatori, macchine dinamoelettriche per la trasformazione di energia meccanica, fornita da macchine motrici idrauliche o termiche, in energia elettrica di corrente alternata, constano di due parti fondamentali, una fissa (statore) ed una rotante (rotore). Essi, dal punto di vista elettromagnetico, comprendono in generale due avvolgimenti (di solito in rame) adeguatamente isolati, l'induttore e l'indotto: il primo serve a creare il flusso di induzione magnetica, la cui variazione produce le forze elettromotrici utili nel secondo. Tenendo presenti le loro principali caratteristiche, gli alternatori possono essere classificati nel modo seguente: a) alternatori sincroni eteropolari, anisotropi (forniti di rotore a poli sporgenti) od isotropi (forniti di rotore liscio); b) alternatori sincroni omopolari; c) alternatori asincroni (a campo rotante Ferraris).

Gli alternatori sincroni richiedono, per l'eccitazione dell'induttore, corrente continua; gli alternatori asincroni, invece, corrente alternata. Negli alternatori sincroni la frequenza delle forze elettro-motrici indotte è strettamente legata al numero di giri n (al minuto) del rotore dalla relazione f = pn/60, dove p rappresenta il numero delle coppie polari dell'induttore, per gli eteropolari; il numero dei denti del rotore, per gli omopolari.

Negli alternatori asincroni, invece, la frequenza delle f. e. m. utili è sempre uguale alla frequenza f della corrente alternata di eccitazione, qualunque sia il numero di giri del rotore, purché superiore a quello del campo rotante n = 60 f/p, in cui p rappresenta ancora il numero delle coppie polari dell'induttore.

Negli alternatori sincroni eteropolari è indifferente, per quanto riguarda il funzionamento, che l'induttore sia disposto sul rotore e l'indotto sullo statore, o viceversa; tuttavia, salvo casi particolari, si preferisce la soluzione a induttore rotante ed indotto fisso per ragioni costruttive. Negli alternatori sincroni omopolari, sempre per ragioni costruttive, induttore ed indotto sono sistemati sullo statore. Negli alternatori asincroni, infine, l'avvolgimento che funziona contemporaneamente da induttore e da indotto delle f. e. m. è, di solito, sistemato sullo statore; nessuna difficoltà funzionale o notevole complicazione costruttiva si presenta per sistemare, se necessario, tale avvolgimento sul rotore.

I più diffusi ed importanti per le applicazioni elettriche sono gli alternatori sincroni eteropolari trifasi. Lo statore di un alternatore di questo tipo è riprodotto nella fig. 1; il rotore, a poli sporgenti, della stessa macchina è riprodotto nella fig. 2. In questa figura, a destra, è visibile un alternatore uguale già montato: si notino, nella parte superiore, le dinamo che producono la corrente continua necessaria per l'eccitazione.

Gli alternatori asincroni, di importanza molto minore, funzionano generalmente in parallelo con alternatori sincroni che ne controllano frequenza e tensione; per le loro propríetà sono spesso installati in centrali automatiche o comandate a distanza. Gli alternatori sincroni omopolari, utilizzati nei primordî delle comunicazioni radiotelegrafiche ad onde lunghe per ottenere forze elettro-motrici alternate con frequenze di diecine o centinaia di migliaia di periodi al secondo, hanno oramai solamente un puro interesse storico; questi tipi di alternatori trovano infatti un modesto impiego, per scopi del tutto particolari, nel campo delle frequenze acustiche.