L'impedenza sincrona si può determinare attraverso le seguenti tre prove sull'alternatore:

a) misura della resistenza Ohmica equivalente a stella dell'indotto R_0t [W], che si effettua in modo del tutto analogo a quello visto per le macchine asincrone. Tale resistenza va associata alla temperatura t [°C] di prova.

b) prova a vuoto nella quale si rileva la caratteristica di magnetizzazione V_Y0 = f(Ie) , e la tensione d'uscita a vuoto V_Y0n con eccitazione nominale Ien e velocità costante pari a quella nominale , questa prova l'abbiamo già discussa.

c) prova in cortocircuito, eseguita col schema sotto riportato :

che permette di rilevare la caratteristica di cortocircuito Icc = f(Ie) e la corrente permanente di cortocircuito Ip [A] in corrispondenza della eccitazione nominale e velocità costante pari a quella nominale. Tale misura va associata alla temperatura t [°C] di prova. La caratteristica che si ottiene è praticamente rettilinea per un ampio intervallo di eccitazione in quanto l'alternatore in cortocircuito vede un carico che è costituito dalla sua impedenza interna la quale ha un carattere prevalentemente induttivo. A causa di ciò la reazione d'indotto produce nella macchina una forte smagnetizzazione che fa si che l'induzione, a parità di eccitazione, sia notevolmente inferiore di quella che si avrebbe a vuoto e, quindi, che il mezzo sia lineare anche quando a vuoto il ferro sarebbe in saturazione. Solo per valori estremamente elevati di eccitazione (che in pratica non vengono mai raggiunti) la caratteristica abbandona l'andamento rettilineo.

Eseguendo per i vari valori della corrente di eccitazione il rapporto tra la f.e.m. a vuoto e la corrente di cortocircuito si ottiene la caratteristica dell'impedenza sincrona che, si osserva, si mantiene praticamente costante fino al ginocchio, poi cala rapidamente a causa di una diminuzione di X_I (ovvero di una riduzione degli effetti della reazione d'indotto causata dalla saturazione del ferro).

In corrispondenza dell'eccitazione nominale si calcola :

dalla quale, ricordando che la reattanza non dipende dalla temperatura si ha:

Per la resistenza d'indotto, se T [°C] è la temperatura convenzionale di riferimento, si ha:

e, quindi, R₀ = R_0t·K_t [W].

Infine, l'impedenza sincrona alla temperatura convenzionale varrà:

Per ultimo si calcola l'angolo caratteristico di cortocircuito:

Osservazione: gli alternatori devono sopportare la corrente permanente di cortocircuito per almeno 30 [s].

Osservazione: negli alternatori ben costruiti risulta essere e tale fatto, come vedremo, garantisce una maggiore stabilità nel funzionamento in parallelo tra più alternatori. Per tale motivo è sempre q circa 90° .

Osservazione: il valore dell'impedenza sincrona varia al variare della corrente di eccitazione e, anche, al variare della corrente d'indotto e dello sfasamento di tale corrente. Quindi il parametro X_S del circuito equivalente è non costante e, se si tenesse conto di tale fatto, il circuito equivalente di B.E. sarebbe difficilmente utilizzabile. Tuttavia l'esperienza insegna che scegliendo per la reattanza sincrona il valore corrispondente all'eccitazione nominale si ottengono risultati accettabili, come grado di approssimazione, anche in altre condizioni di funzionamento. In effetti i risultati ottenibili con tale scelta sono cautelativi rispetto ad altre condizioni di lavoro in quanto ben difficilmente capiterà che l'alternatore eroghi su carichi esterni altrettanto induttivi quanto l'impedenza sincrona.

Osservazione: è il caso di ricordare che il modello di B.E. vale per macchine rispondenti alle condizioni limitative date fin dall'inizio di questi appunti.

Macchine sincrone
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