Qual è il principio di funzionamento dell'alternatore?

Qual è il principio di funzionamento dell'alternatore?

Definizione di alternatore

Un alternatore è una macchina che utilizza l'induzione elettromagnetica per convertire l'energia meccanica in corrente elettrica alternata.

Principio di funzionamento

L'alternatore si basa sulla legge di Faraday, secondo la quale il movimento tra un conduttore e un campo magnetico induce una corrente elettrica.

Processo di induzione

Supponiamo che questo ciclo ad un giro ABCD possa essere ruotato intorno agli assi a-b. Supponiamo che il ciclo inizi a ruotare in senso orario. Dopo una rotazione di 90 gradi: un lato del circuito AB o conduttore AB si trova davanti al polo S e il conduttore CD si trova davanti al polo N. In questa posizione, il movimento tangenziale del conduttore AB è perpendicolare alle linee di flusso dal polo N al polo S. Quindi, il tasso di taglio del flusso del conduttore AB è il massimo qui, e per questo taglio di flusso, il conduttore AB genererà una corrente indotta, la cui direzione può essere determinata dalla regola della mano destra di Fleming. Secondo questa regola, la direzione di questa corrente sarà da A a B. Allo stesso tempo, il conduttore CD si trova sotto il polo N, e qui, se applichiamo la regola della mano destra di Fleming, troveremo la direzione della corrente indotta, che andrà da C a D.

Dopo una ulteriore rotazione oraria di 90 gradi, l'anello ABCD raggiunge una posizione verticale. Qui, il movimento dei conduttori AB e CD sono allineati parallelamente alle linee di flusso, quindi il flusso magnetico non viene tagliato e quindi non viene generata alcuna corrente.

Corrente alternata

Dopo altri 90 gradi di rotazione oraria, torna alla posizione orizzontale, dove il conduttore AB si trova sotto il polo N e CD sotto il polo S. Qui, se applichiamo di nuovo la regola della mano destra di Fleming, vedremo che la corrente indotta nel conduttore AB va dal punto B ad A, e la corrente indotta nel conduttore CD va da D a C.

Mentre l'anello si muove dalla posizione verticale a quella orizzontale, la corrente nel conduttore aumenta da zero al massimo. La corrente scorre da B ad A, A a D, D a C, C a B, da A a B, B a C, C a D e D ad A in un anello chiuso. Quando l'anello torna a una posizione verticale, la corrente scende a zero. Mentre continua a ruotare, la corrente cambia direzione. Ogni giro completo causa un picco di corrente, una caduta a zero, un picco nella direzione opposta e poi un ritorno a zero, completando un ciclo di onda sinusoidale ogni 360 gradi di rotazione. Il processo illustra come una corrente alternata possa essere generata ruotando un conduttore in un campo magnetico.

Configurazione pratica

Gli alternatori moderni hanno solitamente armature fisse e campi magnetici rotanti che aumentano l'efficienza nella generazione di corrente alternata trifase per una vasta gamma di distribuzione di potenza.