0105. Quali sono pregi e difetti di un alternatore a magneti permanenti?

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  Quali sono pregi e difetti di un alternatore a magneti permanenti? Un alternatore a magneti permanenti può essere sempre e solo sincrono? (Elena Galeotti)

 

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Tralasciando la descrizione di funzionamento e di realizzazione degli alternatori (vista la natura della domanda suppongo nota) andiamo subito alla risposta.

Pregi e difetti dell’alternatore a magneti permanenti:

pregi: -assenza di contatti striscianti (non esistono avvolgimenti rotorici da alimentare) -ridotta manutenzione (occorre sostituire periodicamente solo i cuscinetti)

difetti: -i magneti permanenti tendono a smagnetizzarsi lavorando all’interno degli intensi campi magnetici generati dagli avvolgimenti statorici -la produzione di rotori a magneti permanenti mediante terre rare come samario-cobalto, è molto costosa Per questi motivi gli alternatori a magneti permanenti sono poco usati nella produzione di energia elettrica su vasta scala.

Un alternatore a magneti permanenti può essere sempre e solo sincrono?

La risposta è si. Un alternatore a magneti permanenti non puo’ essere mai asincrono. Per capire il perché, bisogna rifarsi al principio di funzionamento della macchina sincrona.

Supponiamo di avere un alternatore la cui parte statorica sia costituita da N coppie polari formanti un sistema trifase che alimenta un certo carico equilibrato. Mettendo in rotazione il rotore ad N coppie polari mediante un motore primo, indipendentemente dal fatto che il rotore sia stato realizzato con magneti permanenti o elettromagneti a corrente continua, verranno indotte tre forze elettromagnetica icona_glossario sugli avvolgimenti statorici con pulsazione uguale alla velocità angolare del rotore che determineranno l’instaurarsi di un sistema di correnti trifase. Il corrispondente campo magnetico rotante sarà generato con pulsazione uguale alla velocità angolare del rotore. Quindi il campo magnetico rotante ruoterà in perfetto sincronismo con il rotore (da qui la definizione di macchina sincrona). Qualora aumentassimo il numero di giri del motore primo aumenterebbe anche la pulsazione delle fem icona_glossario indotte, delle correnti e del campo magnetico rotante che rimarrebbe in sincronismo con il rotore. Per avere la tensione e la frequenza costante ai capi dell’alternatore sarà necessario avere un sistema automatico di regolazione del numero di giri del motore primo agente sull’acceleratore. Se lo stesso alternatore fosse connesso alla rete elettrica dove la frequenza è tenuta costante al valore di 50 Hz icona_glossario, qualora il rotore tendesse a rallentare rispetto alla pulsazione di sincronismo, il generatore funzionerebbe come un motore sincrono assorbendo potenza dalla rete (se la rete è in grado di fornirla) e riportandosi alla velocità di sincronismo, in caso contrario la macchina reagirebbe con un aumento della coppia resistente quindi della potenza disponibile ceduta alla rete. Un alternatore può essere anche asincrono ma la sua architettura è completamente diversa da quella dell’alternatore sincrono. In altre parole, il generatore asincrono è fatto come un motore asincrono trifase dove gli avvolgimenti statorici sono alimentati da una rete esterna e il rotore deve essere di tipo avvolto o a gabbia di scoiattolo. Tale macchina si comporta come alternatore quando il rotore è trascinato da un motore primo a velocità angolare superiore alla pulsazione del campo magnetico rotante instauratosi negli avvolgimenti statorici (da qui la definizione di macchina asincrona). Questo tipo di alternatore è usato solo in casi particolari perché presenta rendimenti più bassi rispetto a quello sincrono e perché ha bisogno di una rete di alimentazione esterna per funzionare. Nella trazione ferroviaria in alternata, questo sistema viene usato per recuperare energia quando il treno va in discesa.

Sandro Tomassini - Ingegnere

Nota redazionale SxT I nostri web-nauti, possono trovare altre informazioni sui motori nelle nostre precedenti risposte

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