La caratteristica swattata
Si faccia funzionare l’alternatore su un carico puramente induttivo
e si regoli l’eccitazione e la reattanza del carico in modo tale che la
corrente erogata rimanga costante (di solito per la
prova si utilizza la corrente nominale). Si otterranno in tal modo diverse
coppie di valori della corrente di eccitazione Ie e della tensione
stellata d’uscita VY
che riportati sul piano cartesiano permetteranno di tracciare la caratteristica
swattata 
. Tale caratteristica ha un andamento uguale a quello della
caratteristica di magnetizzazione 
traslata obliquamente
verso il basso.
Analizziamo il comportamento dell’alternatore durante questa particolare prova. Per prima cosa possiamo dire che, essendo il carico puramente induttivo, la forza magnetomotrice FI originata dalla reazione d’indotto sarà totalmente smagnetizzante e agirà quindi come una vera e propria controeccitazione rispetto alla forza magnetomotrice F0 sviluppata dall’avvolgimento induttore così che l’equazione vettoriale delle forze magnetomotrici che permette di esprimere la forza magnetomotrice equivalente Feq si riduce ad una semplice differenza aritmetica:
Dividendo ambo i membri di questa equazione per il numero di spire Ne dell’avvolgimento di ciascun polo induttore si ottiene l’analoga relazione di equivalenza tra le correnti di eccitazione:
dove la corrente Iie = FI / Ne rappresenta la corrente di controeccitazione ovvero la corrente che dovrebbe circolare nell’induttore per produrre gli stessi effetti della reazione d’indotto, Ieo è la corrente di eccitazione presente negli avvolgimenti induttori e Ieq è la corrente equivalente di eccitazione che dovrebbe circolare negli avvolgimenti induttori per avere ai morsetti d’uscita la stessa tensione VY in assenza di reazione d’indotto. Essendo la controeccitazione proporzionale alla corrente d’indotto I, anche la corrente Iie sarà proporzionale ad I secondo un coefficiente a detto coefficiente di Potier:
Il coefficiente di Potier rappresenta il valore della corrente che circolando nell’avvolgimento induttore produce lo stesso effetto magnetico prodotto da 1 [A] della corrente di carico circolante negli avvolgimenti d’indotto.
Quindi, in presenza di un carico puramente induttivo, assumendo che Ieo sia la corrente di eccitazione, avremo sulla caratteristica swattata il punto P cui corrisponderà la tensione d’uscita VY (ed una corrente erogata I, di solito la caratteristica swattata si traccia per I pari alla nominale). Se dalla corrente Ieo togliamo la corrente di controeccitazione Iie abbiamo la corrente equivalente Ieq ed in corrispondenza di essa possiamo leggere sulla caratteristica di magnetizzazione la forza elettromotrice E comprensiva degli effetti di reazione d’indotto che, per la legge di Ohm applicata al circuito equivalente di Potier, sarà pari alla somma vettoriale della tensione d’uscita VY con le cadute di tensione sulla resistenza d’indotto R0 e sulla reattanza di dispersione XD.
Siccome in un alternatore correttamente dimensionato la caduta sulla R0 è trascurabile rispetto la caduta su XD, si può scrivere:
questa equazione è descritta dal diagramma vettoriale disegnato di fianco alla caratteristica swattata. Per quanto fino ad ora esposto, sul piano che ha per ascissa la corrente di eccitazione e per ordinata la f.e.m. e la tensione d’uscita, il segmento Q_R rappresenta la caduta sulla reattanza di dispersione XD·I ed il segmento Q_P rappresenta la corrente di controeccitazione Iie = a·I. Risulta così individuato un triangolo rettangolo QPR che ha i due segmenti sopra citati quali cateti, questo triangolo è chiamato triangolo di Potier.
A questo punto è importante osservare che nel rilievo della caratteristica swattata, al variare della corrente di eccitazione Ie varia la tensione d’uscita VY mentre si mantiene costante la corrente erogata I (attraverso una opportuna variazione della reattanza del carico) e, quindi, si mantengono costanti sia la caduta sulla reattanza di dispersione XD·I che la corrente di controeccitazione Iie=a·I. In definitiva il triangolo di Potier è lo stesso qualsiasi sia la corrente di eccitazione e tutto questo permette di concludere che la caratteristica swattata è tracciabile anche facendo un solo rilievo sperimentale per un solo valore di eccitazione in quanto la curva intera si ottiene facendo scorrere il triangolo di Potier parallelamente a se stesso col vertice R vincolato alla caratteristica di magnetizzazione a vuoto.
Nel punto A ove la caratteristica swattata interseca l’ascissa sarà ovviamente nulla la tensione d’uscita, quindi il punto A rappresenta il valore Iecc che deve avere la corrente di eccitazione affinché l’alternatore eroghi la corrente I di prova con i morsetti d’uscita in cortocircuito (si definisce rapporto di cortocircuito il rapporto tra la corrente di eccitazione necessaria a produrre la tensione nominale a vuoto e la corrente di eccitazione necessaria a produrre la corrente nominale in cortocircuito).
Se ora consideriamo anche la caratteristica di cortocircuito Icc = f(Ie), la corrente I della prova a carico swattato rimane individuata dall’ordinata del punto B sulla caratteristica di cortocircuito. Siccome dell’intera corrente Iecc la parte Iie corrispondente al segmento C_A serve ancora a vincere la forza magnetomotrice smagnetizzante di indotto, la effettiva forza elettromotrice sviluppata nel funzionamento in cortocircuito sarà Ecc= XD·I (si ha quindi la conferma che nel funzionamento in cortocircuito si è sempre molto lontani dalla saturazione e questo spiega perché la caratteristica di cortocircuito è rettilinea).
Programma per la classe quinta
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