Un generatore nell'ingegneria elettrica è un dispositivo mediante il quale l'energia di tipo meccanico viene convertita in energia elettrica. Tali dispositivi sono ampiamente utilizzati nella produzione e in alcuni sistemi tecnici, ad esempio nelle automobili. Il funzionamento del generatore si basa sul fenomeno dell'induzione elettromagnetica.
Dispositivo alternatore
In pratica vengono utilizzati diversi tipi di generatori. Ma ognuno di essi include gli stessi elementi costitutivi. Questi includono un magnete, che crea il campo appropriato, e uno speciale avvolgimento del filo, in cui viene generata una forza elettromotrice (EMF). Nel modello più semplice del generatore, il ruolo dell'avvolgimento è svolto da un telaio che può ruotare attorno a un asse orizzontale o verticale. L'ampiezza dell'EMF è proporzionale al numero di spire sull'avvolgimento e all'ampiezza delle oscillazioni del flusso magnetico.
Per ottenere un flusso magnetico significativo, nei generatori viene utilizzato un sistema speciale. Consiste in una coppia di anime in acciaio. Gli avvolgimenti, che creano un campo magnetico alternato, sono posti nelle fessure del primo di essi. Quelle spire che inducono EMF sono poste nelle scanalature del secondo nucleo.
Il nucleo interno è chiamato rotore. Ruota attorno all'asse insieme all'avvolgimento su di esso. Il nucleo che rimane immobile funge da statore. Per rendere il flusso di induzione magnetica il più forte e le perdite di energia minime, si cerca di ridurre al minimo la distanza tra lo statore e il rotore.
Qual è il principio del generatore?
La forza elettromotrice sorge negli avvolgimenti dello statore immediatamente dopo la comparsa di un campo elettrico, che è caratterizzato da formazioni a vortice. Questi processi sono generati da un cambiamento nel flusso magnetico, che si osserva durante la rotazione accelerata del rotore.
La corrente dal rotore viene fornita al circuito elettrico mediante contatti sotto forma di elementi scorrevoli. Per rendere questo più facile, gli anelli chiamati anelli di contatto sono attaccati alle estremità dell'avvolgimento. Le spazzole fisse vengono premute contro gli anelli, attraverso i quali viene effettuata la connessione tra il circuito elettrico e l'avvolgimento del rotore in movimento.
Nelle spire dell'avvolgimento magnetico, dove si crea un campo magnetico, la corrente ha una forza relativamente piccola rispetto alla corrente che il generatore fornisce al circuito esterno. Per questo motivo, i progettisti dei primi generatori hanno deciso di deviare la corrente dagli avvolgimenti posizionati staticamente e di fornire una corrente debole al magnete rotante attraverso i contatti che forniscono lo scorrimento. Nei generatori a bassa potenza, il campo crea un magnete permanente che può ruotare. Questo design consente di semplificare l'intero sistema e di non utilizzare affatto anelli e spazzole.
Un moderno generatore industriale di corrente elettrica è una struttura massiccia e ingombrante, costituita da strutture metalliche, isolanti e conduttori in rame. Il dispositivo può avere una dimensione di diversi metri. Ma anche per una struttura così solida, è molto importante mantenere le dimensioni esatte delle parti e gli spazi tra le parti mobili della macchina elettrica.
