Funzionamento e differenze tra dinamo e alternatore nelle macchine elettrodinamiche

Componenti delle macchine elettrodinamiche

Nelle macchine elettrodinamiche, siano esse ftneratori o motori, si denomina statore la parte attiva fissa e rotore quella che è animata da moto sciatorio; la parte esterna, con funzioni di involucro, è denominata carcassa.

Delle due parti attive, l'una (che può essere i rotore o lo statore indifferentemente, secondo I tipo di macchina) ha il compito di produrre il campo magnetico induttore e per questo si denomina induttore, l'altra costituisce l'indotto.

Come funziona la dinamo della bicicletta?

Uno dei più noti apparecchi generatori di corrente elettrica è la cosiddetta « dinamo » della bicicletta, che in realtà è un alternatore. Chiamiamo infatti dinamo ogni apparecchio elettro¬dinamico erogatore di corrente diretta sempre nello stesso senso, mentre diamo il nome specifico di Rematore a ogni macchina elettrodinamica che produce corrente il cui senso cambia alternativamente secondo una legge periodica.

Se esaminiamo il funzionamento della « dinamo » nella bicicletta comprendiamo facilmente l'improprietà del nome che comunemente le viene dato. Questo piccolo generatore di corrente elettrica contiene un rotore rappresentato da una calamità permanente e uno statore che è un anello di ferro portante un lungo filo di rame isolato, avvolto in numerose spire.

Principio di funzionamento del rotore

Nel comune generatore della bicicletta v'è un magnete induttore rotante, mentre l'indotto è fisso e consta di un avvolgimento attorno ad un anello di ferro. Il movimento del rotore produce un susseguirsi di variazioni del flusso concatenato con l'avvolgimento, nel quale pertanto nasce una f.e.m. indotta variabile di intensità e di direzione.
Il rotore si muove all'interno dello statore provocando, col periodico alternarsi dell'uno e dell'altro polo davanti a ogni singola spira del¬l'avvolgimento, una periodica variazione di flusso nel circuito, quindi una f.e.m. indotta che dipende dalla velocità di rotazione (legge di Neumann e Felici).

Ciclo della f.e.m. indotta

Consideriamo l'andamento della f.e.m. in una qualsiasi spira del circuito indotto durante il tempo che il rotore impiega a compiere un giro. Partiremo dal momento in cui i poli dell'induttore sono nella posizione di massimo allontanamento rispetto a tale spira, ossia a 90° rispetto ad essa. In tale posizione la f.e.m. è nulla perché nessun flusso attraversa la spira.

Man mano che il magnete induttore, rotando, si avvicina alla spira, aumenta sempre di più il flusso che la va attraversando, fino a raggiungere un valore massimo quando polo e spira sono allineati. Su un diagramma cartesiano si può rappresentare la f.e.m. indotta (e quindi la relativa corrente indotta) con una curva che sale dal valore zero al valore massimo.

Proseguendo nel suo movimento di rotazione, il polo induttore incomincia ad allontanarsi dalla spira; la variazione dì flusso diminuisce e con essa il valore della f.e.m. indotta. Nel grafico cartesiano la curva scende fino a tornare al valore zero quando i poli del magnete sono nuovamente nella posizione di massimo allontanamento, ma invertiti rispetto al mezzo giro precedente.

Differenze tra dinamo e alternatore

È la volta dell'altro polo dell'induttore, che riprende il ciclo abbandonato dal polo precedente e lo ripete con l'unica differenza che la f.e.m. ha direzione opposta perché è cambiata la polarità induttrice. Il grafico ripete la curva di prima, ma dall'altra parte dell'asse delle ascisse: se alla f.e.m. si attribuisce verso positivo durante il primo mezzo giro, nella seconda metà ha verso negativo. La differenza sostanziale fra i due generatori elettrodinamici — dinamo ed alternatore consiste unicamente nel sistema di erogazione della corrente alternata che si induce nei rispettivi avvolgimenti interni.

Nel generatore della bicicletta un estremo del¬l'avvolgimento è a massa e l'altro si collega direttamente all'unico morsetto, il quale riceve perciò (ed eroga alla lampadina) una corrente variabile fra due massimi negativo e positivo: una corrente alternata. L'apparecchio è un alternatore a induttore rotante.

Corrente unidirezionale e collettore

Se consideriamo il caso generale di una spira conduttrice che ruota in un campo magnetico costante, possiamo prelevare da essa una corrente unidirezionale mediante un collettore formato da due semianelli isolati fra loro e comunicanti con i capi della spira.

Poiché la spira ruota, il collegamento con un circuito esterno è possibile solo con il sistema del contatto strisciante o « spazzola ». Disponendo una spazzola su ciascun semianello, essa raccoglie sempre e solamente la medesima semionda della corrente.

Corrente continua nella dinamo

A differenza dell'alternatore, nel quale non possono esistere due morsetti con polarità costante, ai morsetti della dinamo la polarità è perfetta¬mente definita perché la corrente che vi arriva varia di intensità, ma non anche di direzione.

In pratica si può considerare continua la corrente pulsante di una dinamo se si forma un rotore l'on numerosi gruppi di spire avvolti attorno a ini tamburo di ferro laminato, così che la corrente t'incita sia la somma di tutte le singole correnti di uyni avvolgimento. Il collettore non sarà ovvia¬mente formato da due semianelli, ma da tante frazioni di anello, isolate fra loro, quante ne occorrono per portare al collettore stesso le estremità di ogni avvolgimento.