L’energia elettrica viene prevalentemente prodotta con macchine sincrone.

Esse, a secondo del tipo di corrente utilizzata, sono : i generatori sincronia corrente trifase o i generatori sincroni a corrente alternata monofase ( ferrovia ).

La macchina sincrona può funzionare anche come motore.

Il motore sincrono, però, può essere impiegato solo come forza motrice speciale.

La denominazione di macchina sincrona deriva dal fatto che il rotore, quando funziona come motore, gira in sincronismo con il campo rotante.

GENERATORE SINCRONO

Se una bobina viene fatta girare in un campo magnetico uniforme con un numero di giri costante, in essa viene indotta una tensione sinusoidale.

Il campo magnetico è prodotto da bobine, percorso da corrente continua o da magneti permanenti.

I poli magnetici in questo tipo di macchine si trovano nello statore, per questo si chiamano anche macchine a poli esterni.

Nei generatori a corrente alternata di questo tipo l’energia elettrica viene prodotta dal rotore.

Essa deve essere prelevata per mezzo di anelli collettori e di spazzole ( di carbone ), operazione piuttosto difficoltosa ad alte potenze.

Nelle macchine a poli interni dette anche alternatori, queste difficoltà non ci sono.

Qui il campo magnetico viene prodotto attraverso i poli del rotore e nell’avvolgimento statorico viene indotta una tensione alternata.

Essa è sinusoidale se l’induzione magnetica, ripartita nel traferro, è sinusoidale ( campo non uniforme ) e il rotore gira con un numero costante di giri.

La frequenza f della tensione alternata prodotta dipende dal numero delle coppie di poli p e al numero di giri.

n  (  f = p ∗ n )

Negli alternatori se non viene utilizzato alcun magnete permanente, deve essere addotta per mezzo di anelli collettori e di spazzole ( di carbone ) solo la potenza d’eccitazione minima necessaria all’avvolgimento rotorico per la produzione del campo magnetico.

Perciò le macchine sincrone vengono costruite prevalentemente come macchine a poli interni.

Se la macchina a poli interni ha nello statore tre bobine spostate di 120°, viene prodotta una corrente trifase.

Se il rotore ha più di due coppie di poli, l’avvolgimento statorico deve essere effettuato a più poli, come nel motore asincrono trifase.

COLLEGAMENTO IN PARALLELO DI GENERATORI SINCRONI TRIFASE

Nelle centrali elettriche, solitamente, vi sono più generatori che alimentano la rete.

Si può perciò regolare la produzione di energia in base al fabbisogno, facendo lavorare solo un determinato numero di generatori.

Se si ha bisogno di maggior energia elettrica si può azionare un altro generatore.

Il generatore si può collegare solo quando:

1 – Tensione ai mosetti V e tensione di rete V sono uguali.

2 -Frequenza f e frequenza di rete f sono uguali.

3 – Stessa successione di fasi e sincronismo di fasicon la rete.

La tensione ai morsetti V del generatore viene misurata con un voltmetro e regolata cambiando la corrente d’eccitazione  I,  in modo tale che sia uguale alla tensione di rete.

La frequenza f viene regolata attraverso il cambiamento del numero dei giri.

Per una verifica può essere usato un misuratore doppio di frequenza con uno strumento di misura per la rete e uno per il generatore.

La successione delle fasi viene verificata con un indicatore del campo rotante.

Può essere cambiata invertendo le linee di collegamento.

Il sincronismo di fase può essere regolato con l’aiuto di una commutazione effettuata a lampade di segnalazione contemporaneamente spente o contemporaneamente accese.

In alternativa è  possibile utilizzare  un sincroniscopio attraverso il cambiamento del numero di giri.

Collegamenti sincronizzati si usano soltanto a potenze basse o in laboratori tecnici.

Nelle centrali elettriche si usano per la sincronizzazione sincroniscopi a mano.

Per lo più i generatori vengono collegati attraverso impianti  di sincronizzazione completamente automatici, spesso situati nella stazione di ripartizione del carico che si trovano al di fuori delle centrali elettriche.