Macchine elettriche : Motori e alternatori , sincroni e asincroni , monofase e trifase

Una macchina elettrica è un dispositivo che riceve in ingresso un'energia , di tipo elettrico o meccanico , e ne restituisce in uscita un'altra , di tipo elettrico o meccanico . Perché la macchina possa definirsi elettrica , almeno una di queste due energie deve essere appunto di tipo elettrico ( non è ovviamente una macchina elettrica una macchina che riceva in ingresso energia meccanica e la trasformi in energia meccanica , seppure di forma diversa ).

In base a questa definizione , possiamo considerare tre casi di macchine elettriche :

1) i motori , che ricevono in ingresso energia elettrica e la trasformano in energia meccanica
2) i generatori , che ricevono in ingresso energia meccanica e la trasformano in energia elettrica
3) tra le macchine elettriche che trasformano energia elettrica in altra energia elettrica con diverse proprietà , consideriamo i trasformatori e i convertitori rotanti.

Il trasformatore riceve in ingresso una energia elettrica caratterizzata da una tensione V , una corrente I e una forma d'onda di frequenza F e restituisce in uscita un'energia con la stessa frequenza F ma diversi valori di tensione e corrente. I trasformatori vengono infatti solitamente utilizzati per innalzare una tensione o abbassarla o come trasformatori d'isolamento.

Diversa è la casistica dei convertitori rotanti : benché siano stati utilizzati per molti anni per trasformare una tensione alternata in una tensione continua ( raddrizzatori o convertitori AC/DC ) , una tensione continua in una alternata ( convertitori DC/AC ) o una tensione alternata in un'altra alternata con diversa frequenza ( convertitori AC/AC ) , oggi il loro utilizzo è stato definitivamente sostituito dai convertitori statici come l'inverter , che utilizzano allo stesso scopo i dispositivi a semiconduttore. Restano comunque un validissimo esempio di come l'uomo si sia ingegnato , nel corso dei secoli , per modificare le grandezze elettriche ricorrendo a dispositivi meccanici.

Una proprietà quasi sempre rispettata dalle macchine elettriche di cui al punto 1) e 2) è quella di essere macchine reversibili , ovvero la stessa macchina che viene utilizzata come motore applicando una tensione elettrica agli avvolgimenti e prelevando energia meccanica dall'albero motore , può essere utilizzata come generatore , fornendo energia meccanica all'albero motore e prelevando energia elettrica agli estremi degli avvolgimenti.

Per questo , considerando ad esempio le due macchine più diffuse , si parla semplicemente di macchina asincrona trifase , macchina sincrona trifase lasciando la specificazione che si tratti di motore o generatore/alternatore all'uso che si fa della macchina stessa. In termini applicativi , comunque , la macchina sincrona trova molte più applicazioni come alternatore , mentre la macchina asincrona trova molte più applicazioni come motore.

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