Gli avvolgimenti di eccitazione, che fanno parte ovviamente del circuito di eccitazione, servono a creare il flusso magnetico induttore principale. Essi sono posti attorno ad ogni polo e risultano collegati tra di loro in serie in modo da essere percorsi dalla stessa corrente Ie [A] affinché ogni polo generi rigorosamente lo stesso flusso. Detta corrente è continua e viene fornita alla macchina sincrona con modalità e dispositivi diversi a seconda dei casi.
Nelle macchine di potenza significativa, gli estremi degli avvolgimenti
di eccitazione (ruotanti assieme al rotore) fanno capo a due anelli
collettori, isolati tra di loro e rigidamente calettati sull'albero
di rotazione. Su ciascun anello preme una spazzola, tenuta ferma,
ed attraverso le due spazzole si alimenta la serie degli avvolgimenti
mediante un opportuno dispositivo di eccitazione in corrente continua.
Un tempo il sistema di eccitazione era costituito da una dinamo
principale D eccitata da un'altra dinamo ausiliaria
D' di minor potenza, entrambe coassiali con l'alternatore
(figura a).
Oggi si utilizza un gruppo statico di tiristori (figura
b) il quale converte in tensione continua la tensione alternata
trifase dell'alternatore stesso (o di una rete ausiliaria). L'eccitazione
statica garantisce un più elevato rendimento, una maggiore
affidabilità ed una migliore regolazione della corrente
di eccitazione. Infatti trattandosi di un sistema elettronico
i dispositivi automatici di regolazione e controllo RV
possono realizzare facilmente qualsiasi tipo di regolazione purché
al controllo pervengano , tramite i trasformatori di misura
TV ed i TA, i segnali proporzionali alla tensione
ed alla corrente dell'alternatore. Il trasformatore di potenza
TP serve ad adattare la tensione dell'alternatore a quella
ottimale per l'eccitazione. E' inoltre presente un dispositivo
per l'innesco dell'eccitazione DI in fase di avviamento.
Un altro sistema di eccitazione è quello di ricorrere ad
un generatore rotante senza spazzole (brushless) accoppiato
coassialmente con l'alternatore principale. Questo generatore
consiste in un alternatore ausiliario (eccitatrice) avente il
sistema induttore allo statore e l'indotto trifase rotante, la
cui corrente trifase erogata viene raddrizzata mediante un ponte
di diodi di potenza al silicio e quindi inviata agli avvolgimenti
induttori dell'alternatore principale (figura c). L'eccitatrice
è quindi costituita da un alternatore trifase ausiliario
il cui indotto ruota assieme ai diodi raddrizzatori e agli avvolgimenti
d'eccitazione dell'alternatore principale, l'insieme prende il
nome di complesso rotante coassiale CR. La regolazione
della corrente dell'eccitazione principale deve essere realizzata
tramite la corrente della eccitazione dell'alternatore ausiliario
ricorrendo ad un piccolo gruppo statico di conversione alimentato
dalla tensione trifase dell'alternatore principale tramite il
trasformatore di potenza TP.
Il tipo di eccitazione della figura (c) è applicato in alternatori di potenza non superiore ai 100 [MVA], ma già per potenze superiori ai 60 [MVA] si tende a preferire l'eccitazione statica di figura (b), l'eccitazione con dinamo coassiale di figura (a) ha soltanto importanza storica.
La potenza richiesta per l'eccitazione di un alternatore varia dal 5% allo 0,2% della potenza nominale passando dagli alternatori di piccola potenza a quelli di grande potenza.
Macchine sincrone
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