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Corso di Elettrotecnica Capitolo VII
Alternatore
di Gennaro Bottiglieri
L'alternatore.
L’alternatore è una macchina elettrica, che ha lo scopo di trasformare l’energia meccanica, fornita al proprio asse da una turbina o da un motore Diesel, in energia elettrica sotto forma di corrente alternata.
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L’alternatore è costituito da due parti principali:
L’induttore (rotore), che ha lo scopo di creare il campo magnetico. Esso è costituito da elettromagneti eccitati con corrente continua, fornita da una batteria di accumulatori o da una dinamo montata sull’asse stesso dell’alternatore.
L’indotto (statore), che ha lo scopo di generare la tensione indotta. Esso è costituito da un avvolgimento ai capi del quale si stabilisce durante il funzionamento dell’alternatore, una differenza di potenziale.
Mettendo in rotazione l’alternatore ed inviando corrente continua all’induttore, si crea un campo magnetico che taglia l’avvolgimento indotto, e quindi per il fenomeno della induzione elettromagnetica si genera in esso una tensione alternata che, a circuito chiuso fa circolare la corrente.
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TIPI DI ALTERNATORI
Gli alternatori, a seconda che una delle due parti sia mobile rispetto all’altra, possono essere ad:
Induttore rotante ed indotto fisso
Indotto rotante ed induttore fisso.
In genere, questi ultimi vengono costruiti per potenze inferiori a 10 KVA
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L’indotto degli alternatori ad induttore
rotante, è costituito da una corona di lamierini, isolati tra loro e fissati
alla carcassa.
la parte interna della corona presenta scalmanature, dette cave.
Nelle cave viene sistemato l’avvolgimento, generalmente trifase, formato da filo o da piattina di rame.
I terminali dell’avvolgimento trifase vengono collegati a sei morsetti, disposti su una morsettiera fissata sulla parte esterna della carcassa.
Collegando opportunamente i morsetti, si può realizzare il collegamento a stella oppure a triangolo dell’avvolgimento trifase.
Il collegamento a stella permette di prelevare tra due conduttori di linea dell’alternatore una tensione 1,73 volte maggiore della tensione generata da una fase.
Il collegamento a triangolo permette di prelevare tra due conduttori di linea la tensione
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L’induttore degli alternatori ad indotto fisso è costituito da una ruota detta “ ruota polare” calettata su un albero.
Sulla parte esterna della ruota vengono fissati i poli magnetici.
I poli vengono avvolti da bobine, dette “bobine di campo”, che collegate in serie tra loro costituiscono il circuito di eccitazione dell’alternatore.
I terminali del circuito di eccitazione vengono collegati a due anelli, costruiti con materiale avente una buona conducibilità elettrica e fissati sull’albero dell’alternatore.
Sugli anelli poggiano delle spazzole che permettono di inviare la corrente continua al circuito di eccitazione.
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La corrente continua viene fornita, generalmente, da un generatore ausiliario, calettato sullo stesso asse del generatore.
Questo generatore ausiliario, viene chiamato “ dinamo eccitatrice”, le cui caratteristiche verranno esaminate in seguito.
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FREQUENZA E VALORE DELLA TENSIONE GENERATA
La frequenza della tensione generata da un alternatore dipende dal numero di giri al primo che la macchina compie, dal numero di poli costituenti l’induttore e viene calcolata mediante la seguente formula:
NUMERO di GIRI x NUMERO di COPPIE POLARI
FREQUENZA = ------------------------------------------------
60
Pertanto, per produrre una tensione alternata ad una determinata frequenza, se l’alternatore ha un basso numero di poli, si dovrà far compiere ad esso un elevato numero di giri, mente se è costituito da un elevato numero di poli si dovrà far compiere ad esso un basso numero di giri.
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Il valore della tensione generata dall’alternatore dipende da:
Dalla velocità di rotazione dell’alternatore
Dalla lunghezza dei conduttori costituenti l’avvolgimento
Dal flusso magnetico uscente dall’induttore.
La velocità di rotazione dell’alternatore è rigidamente costante, in quanto come si è visto, essa è strettamente legata al valore della frequenza della corrente alternata da produrre.
La lunghezza dei conduttori costituenti l’avvolgimento dell’alternatore, è costante per ogni tipo di macchina per cui essa non può essere variata.
Il flusso magnetico può essere variato mediante reostato detto “ reostato di campo”
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Pertanto per variare il valore della tensione generata, bisogna variare la resistenza del reostato di campo inserito in serie al circuito di eccitazione.
CARATTERISTICHE DELL’ALTERNATORE
Le principali caratteristiche dell’alternatore sono riportate sulla targa, applicata esternamente alla carcassa.
Un tipo di targa di alternatore, conforme alle norme C.E.I., è riportato in figura:
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