Parallelo degli alternatori

Definizione Due alternatori si dicono in parallelo quando alimentano la stessa rete utilizzatrice.

Condizioni Per poter realizzare il parallelo tra due alternatori, o tra un alternatore e la rete, occorre che siano soddisfatte 3 condizioni: stesso modulo delle tensioni stessa sequenza delle fasi stessa frequenza della terna di f.e.m. indotte e della terna di tensioni di rete.

Schema di riferimento Per la nostra analisi adotteremo lo schema sottostante relativo a una fase dell’alternatore. L’analisi è svolta dalla macchina verso la rete.

Parallelo perfetto Il parallelo perfetto si ottiene quando, all’atto del collegamento alla rete, non vi è scambio di energia tra macchina e rete.

Parallelo perfetto Se Vf ed Eo non sono uguali in modulo, nell’istante in cui si allaccia la macchina alla rete si ha una corrente che è limitata solo dalla reattanza sincrona.

Parallelo perfetto Ugualmente, se Vf ed Eo non sono in fase, o esiste una velocità di scorrimento tra queste, dopo il parallelo teoricamente si ha una corrente di intensità variabile che è limitata solo dalla reattanza sincrona.

Parallelo perfetto In realtà, come vedremo, il parallelo si effettua facendo viaggiare l’alternatore a velocità leggermente diversa da quella di sincronismo. L’eventuale piccolo scostamento tra Eo e Vf dà luogo a una corrente che genera una coppia sincronizzante.

Parallelo perfetto Se, addirittura, la terna delle f.e.m e quella delle tensioni di rete ruotano in senso opposto, il parallelo risulta impossibile.

Quadro di parallelo Per la realizzazione del parallelo dell’alternatore occorrono almeno: un sequenziometro un frequenzimetro o un fototachimetro un voltmetro uno zerovoltmetro commutabili tra macchina e rete o tra le due macchine.

Quadro di parallelo Questi possono essere strumenti singoli oppure raggruppati in quadri di parallelo.

A lato, un quadro di parallelo

Sincronoscopio Per la realizzazione del parallelo viene spesso impiegato il sincronoscopio a luci rotanti. Si tratta di un contenitore sul quale sono poste tre lampade fissate ai vertici di un triangolo. La lampada in alto viene collegata tra le fasi omologhe della rete e dell’alternatore, le altre incrociando le fasi. Di seguito viene riprodotto lo schema di collegamento.

Sincronoscopio

Sincronoscopio Il sincronoscopio a luci rotanti è un dispositivo che facilità l’esecuzione della manovra di parallelo. Può sostituire: il fototachimetro o il frequenzimetro lo zerovoltmetro il sequenziometro

Sincronoscopio Come funziona? Supponiamo che la velocità di rotazione dell’alternatore sia inferiore a quella di sincronismo. Esiste allora una differenza di velocità tra quella di rotazione dei vettori rappresentanti le tensioni di rete e quella di rotazione dei vettori rappresentanti le f.e.m. indotte. Proviamo a disegnare una terna ferma e l’altra in movimento.

La macchina ruota a velocità inferiore a quella di sincronismo Sincronoscopio La macchina ruota a velocità inferiore a quella di sincronismo

Schema elettrico N.B. Il gruppo di misura è inserito considerando la macchina come utilizzatore

Realizzazione del parallelo La sequenza di operazioni da svolgere per mettere in parallelo l’alternatore con la rete è la seguente: si alimenta il motore primo e si porta l’alternatore a velocità prossima a quella di sincronismo si alimenta l’eccitazione dell’alternatore e si porta la tensione ai suoi morsetti a un valore prossimo a quello della rete si controlla col sequenzimetro che le terne di tensioni (rete-alternatore) ruotino nello stesso senso

Realizzazione del parallelo agendo sull’eccitazione dell’alternatore, si approssima il più possibile il modulo delle f.em. a quello delle tensioni di rete agendo sul motore primo, si regola la velocità in modo che le luci del sincronoscopio segnalino uno scorrimento minimo si chiude l’interruttore di parallelo quando sul sincronoscopio la luce in alto è spenta e le due in basso sono accese con uguale intensità. Ci si può aiutare anche con l’osservazione dello zerovoltmetro

Analisi della macchina CONDIZIONE: PARALLELO PERFETTO Il motore primo che trascina la macchina fornisce unicamente una potenza pari alle perdite della macchina. Vf = Eo – DV Vf ed Eo risultano in fase e di uguale modulo la DV è nulla la I è nulla RETE E MACCHINA, PUR ESSENDO ALLACCIATE, SI “IGNORANO”.

Analisi della macchina CONDIZIONE: LA MACCHINA VIENE SOTTOECCITATA Il motore primo che trascina la macchina deve mantenerla alla velocità di sincronismo fornendo potenza meccanica pari alle perdite della stessa. Vf = Eo – DV Vf ed Eo risultano ancora in fase tutta la DV si trova ai capi di Xs la I è sfasata di 90° in rit. rispetto alla DV LA MACCHINA VEDE LA RETE COME UN CARICO PURAMENTE CAPACITIVO E LA RETE VEDE LA MACCHINA COME UN CARICO PURAMENTE INDUTTIVO.

Analisi della macchina CONDIZIONE: LA MACCHINA VIENE SOVRAECCITATA Il motore primo che trascina la macchina deve mantenerla alla velocità di sincronismo fornendo potenza meccanica pari alle perdite della stessa. Vf = Eo – DV Vf ed Eo risultano ancora in fase tutta la DV si trova ai capi di Xs la I è sfasata di 90° in rit. rispetto alla DV LA MACCHINA VEDE LA RETE COME UN CARICO PURAMENTE INDUTTIVO E LA RETE VEDE LA MACCHINA COME UN CARICO PURAMENTE CAPACITIVO.

Analisi della macchina CONDIZIONE: IL MOTORE PRIMO ACCELERA Il motore primo che trascina la macchina accelera per un istante. Vf ed Eo si sfasano di un piccolissimo angolo d. Vf = Eo – DV Vf ed Eo sono di pari ampiezza tutta la DV si trova ai capi di Xs la I è sfasata di 90° in rit. rispetto alla DV LA TENSIONE Eo E LA CORRENTE I SONO PRATICAMENTE IN FASE. LA MACCHINA EROGA POTENZA ELETTRICA CON COSf=1.

Analisi della macchina CONDIZIONE: IL MOTORE PRIMO RALLENTA Il motore primo che trascina la macchina rallenta per un istante. Vf ed Eo si sfasano di un piccolissimo angolo d. Vf = Eo – DV Vf ed Eo sono di pari ampiezza tutta la DV si trova ai capi di Xs la I è sfasata di 90° in rit. rispetto alla DV LA TENSIONE Eo E LA CORRENTE I SONO PRATICAMENTE SFASATE DI 180°. LA MACCHINA ASSORBE POTENZA ELETTRICA A COSf=1.

Analisi della macchina Agendo contemporaneamente sul motore di trascinamento e sulla corrente di eccitazione dell’alternatore è possibile far erogare (o assorbire) alla macchina corrente (fino al valore nominale) sotto qualsiasi valore del fattore di potenza. Naturalmente ciò non è possibile se la macchina alimenta in modo indipendente un carico.