Alternatore, Generatore, Statore, Rotore.. ma cosa sono?
Sia le moto che le macchine hanno bisogno di energia elettrica per far funzionare il motore e gli "accessori".
Esistono vari modi per generare energia ma solo due sono "comodi" sui veicoli a motore.
Il primo è un alternatore (generatore di corrente alternata) il secondo è la batteria. Quando c'è la batteria c'è anche il generatore, in modo da fornire l'energia per ricaricarla (non è sempre così sui veicoli da competizione, in questo caso si parla di batterie a perdita)
L'alternatore si compone di due parti fondamentali, lo statore ed il rotore (rispettivamente la parte che sta ferma e quella che gira). Lo statore è sempre "avvolto", cioè è costituito da uno o più avvolgimenti elettrici su un supporto metallico.
Il rotore può essere a magneti permanenti (una calamita) oppure anchesso avvolto, nel secondo caso per generare avrà bisogno di essere "eccitato" in modo da generare un campo magnetico (alimentato per esempio da una batteria).
La tensione in uscita dipende dal numero di giri e dal numero di avvolgimenti. In uscita si avrà sempre una tensione alternata con ampiezza e frequenza dipendente dal numero di giri (sono direttamente proporzionali, quindi all'aumentare dei giri aumenterà sia la tensione che la frequenza).
Gli alternatori con rotore avvolto permettono la regolazione della tensione di uscita variando la tensione di eccitazione del rotore, questo permette di avere un sistema molto più efficiente (utilizzato sulle automobili).
Raddrizzatore, Stabilizzatore, Regolatore, Diodi, Condensatori.. e questi?
Indipendentemente dal tipo di generatore avremo sempre una tensione alternata con ampiezza e frequenza variabili (dipendenti dal numero di giri del motore)
Questo rende necessario un "sistema" che almeno mantenga questa tensione sotto una certa soglia (solitamente 12 volt) in modo da non creare danni agli utilizzatori (lampadine ecc).
Nel caso di impianti in corrente continua (cc) dovremo prima raddrizzare l'onda e quindi stabilizzarla. Spesso se ne occupa un solo "scatolotto" che viene chiamato regolatore.
Per passare dalla corrente alternata a quella continua bisogna prima di tutto eliminare la parte negativa della sinusoide mediante un raddrizzatore (uno o più diodi, in configurazione a ponte ecc) a questo punto avremo una corrente sempre positiva ma pulsante.
Diodo:
Questo è il sistema più semplice e prende il nome di Raddrizzatore ad una Semionda, non fa altro che "tagliare" la semionda negativa. La tensione di uscita sarà inferiore di 0,5 / 1 Volt a causa della caduta introdotta dal diodo.
Ponte di Diodi:
Il raddrizzatore a Ponte di Graetz (Doppia Semionda) fornisce una tensione più semplice da "livellare", come controindicazione la tensione attraversa due diodi, quindi la caduta di tensione sarà doppia, quindi tra 1 e 2 Volt. Per uso motociclistico questo aspetto è ininfluente visto che il generatore fornisce tensioni molto alte.
Serve ancora un "oggetto" capace di limitare (regolare) la tensione sotto una certa soglia (12 volt), nelle moto tipicamente un diodo zener. Usare un diodo zener è un sistema poco elegante e poco efficiente, tutta l'energia in eccesso viene dissipata in calore, questo spiega la durata spesso breve di questi regolatori, specialmente se posizionati in posti dove è difficile smaltire il calore!
Diodo Zener:
Ora la tensione sarà correttamente livellata, ma presenterà dei "buchi", sempre più piccoli al salire del numero di giri del motore. Il condensatore serve per livellare questi impulsi (stabilizzatore), quando c'è l'impulso si carica e fornisce l'energia immagazzinata quando l'impulso manca.
Se il condensatore è abbastanza "grande" avremo una corrente continua (o quasi), è' normale avere una leggera "oscillazione" della tensione che prende il nome di ripple.
Condensatore:
Note e Variati
Generatore con filo a massa:
Uno dei due fili in uscita dal generatore potrebbe essere collegato direttamente a massa, in questo caso il raddrizzatore sarà per forza di cose a singola semionda. Si può usare anche un ponte, ma lavorerebbe soltanto un diodo (è più facile spiegare il perché con un paio di disegni).
Generatore Trifase:
Dal generatore possono uscire tre fili dello stesso colore (molto spesso gialli), in questo caso avremo a che fare con un generatore trifase, cioè su ogni filo avremo una sinusoide (sfasate tra loro di 120°). Il raddrizzatore deve essere trifase e quindi avrà tre fili in ingresso e due di uscita.
Rendimento energetico dei Diodi
Ciascun diodo, quando è attraversato da corrente, presenta una caduta di potenziale ai suoi capi intorno a 0,7-1 Volt. La potenza dissipata da ciascun diodo è data dalla tensione presente ai suoi capi per la corrente che lo attraversa. Poiché in un ponte conducono contemporaneamente due diodi la potenza totale è pari al doppio di quella dissipata da un singolo diodo.
Esempio: supponendo una caduta di 1 Volt, con una corrente di 10 Ampere, ciascun diodo dissipa 10 Watt!! Quindi nel caso di un ponte la potenza dissipata è di 20 Watt. Questa potenza va sottratta alla potenza in entrata per ottenere il valore di potenza erogata in uscita. Questo spiega perchè i raddrizzatori sono sempre metallici e coperti di alette metalliche.