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avvolgiménto

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Lessico

sm. [sec. XIV; da avvolgere].

1) Atto ed effetto dell'avvolgere o dell'avvolgersi. Fig. lett., percorso intricato e tortuoso “correva come una gazzella tra gli avvolgimenti dell'agrumeto” (D'Annunzio); anche giro di parole, intrigo, imbroglio.

2) Parte di un'apparecchiatura, o di una macchina, elettrica costituita da un complesso di conduttori formanti un circuito o un sistema di circuiti. Il più semplice tipo di avvolgimento è costituito da un conduttore avvolto a elica cilindrica; se il conduttore è isolato (con carta, cotone o vernici isolanti) le spire possono essere a contatto fra loro e sovrapposte a più strati dando luogo a una bobina. Gli avvolgimenti per le macchine elettriche possono essere classificati in relazione alle funzioni cui sono destinati, alla posizione che occupano sulla macchina, al tipo di circuito che formano, al tipo di conduttore adottato e al sistema in base al quale sono realizzati "Il consistente corredo illustrativo della voce avvolgimento è a pag. 258 del 3° volume." . "Per il corredo illustrativo della voce vedi il lemma del 3° volume."

Tecnologia

In base alla funzione svolta, gli avvolgimenti delle macchine rotanti possono essere così suddivisi: avvolgimenti di eccitazione, destinati a produrre flussi di induzione tramite correnti continue nelle macchine sincrone e a corrente continua; avvolgimenti indotti, in cui si generano le forze elettromotrici (f.e.m.); avvolgimenti di compensazione, che servono a compensare in parte o totalmente il campo magnetico creato dalle correnti circolanti in altri avvolgimenti; avvolgimenti smorzatori, usati nelle macchine sincrone per attenuare le oscillazioni pendolari: tali avvolgimenti sono privi di alimentazione e chiusi in corto circuito, quindi, finché il rotore si muove in sincronismo con il campo rotante, non sono sede di f.e.m. indotte. Quando si manifestano oscillazioni pendolari con variazioni della velocità relativa del rotore rispetto al campo rotante, le f.e.m. che si inducono negli avvolgimenti smorzatori provocano la circolazione di correnti che danno luogo a un'azione frenante nei confronti del moto oscillatorio. Nei trasformatori si distinguono avvolgimenti primari, ai quali viene fornita potenza dalla rete, e avvolgimenti secondari, che erogano potenza al circuito utilizzatore. Data la reversibilità delle funzioni dei due avvolgimenti si preferisce però parlare di avvolgimenti di alta tensione e di bassa tensione. Per quanto riguarda la posizione reciproca, tali avvolgimenti possono essere concentrici, o coassiali, qualora siano collocati uno dentro l'altro, oppure a strati alterni, nel qual caso sia l'avvolgimento primario sia quello secondario sono costituiti da bobine (gallette) infilate alternativamente su ciascuna colonna del nucleo. La prima soluzione è quella più spesso adottata. In relazione alla collocazione sulla macchina, gli avvolgimenti possono essere statorici, se sono collocati sullo statore della macchina, o rotorici se si trovano sul rotore. In relazione al tipo di circuito realizzato si distinguono avvolgimenti chiusi e avvolgimenti aperti. Al primo tipo appartengono gli avvolgimenti rotorici delle macchine a corrente continua, i quali formano un circuito che si chiude su se stesso: esempio classico di avvolgimento chiuso è l'anello di Pacinotti. Le macchine sincrone e asincrone hanno invece avvolgimenti di tipo aperto. Ogni fase è costituita da un avvolgimento a sé stante; gli estremi di essi fanno capo generalmente a una basetta con sei morsetti che, tramite ponticelli, consentono di collegare gli avvolgimenti delle singole fasi a stella o a triangolo, dando così la possibilità alla macchina di erogare o essere alimentata a due tensioni (per esempio, 380 V a stella; 220 V a triangolo). Il tipo dei conduttori adottati per la costruzione degli avvolgimenti dipende dai valori di tensione e di corrente: se la tensione di alimentazione, o quella generata dalla macchina, è relativamente alta, gli avvolgimenti sono generalmente realizzati con matasse di filo di piccola sezione; per basse tensioni e correnti elevate, si ricorre alle sbarre. Ogni elemento (matassa o sbarra) costituisce una sezione di avvolgimento; diverse sezioni collegate in serie tra loro costituiscono l'avvolgimento; il principio P della prima sezione e la fine F dell'ultima vengono denominati principio e fine dell'avvolgimento; i due lati della sezione contenuti nelle cave sono detti lati attivi, perché partecipano direttamente ai fenomeni elettromagnetici, gli altri due lati costituiscono le connessioni frontali e hanno solo funzioni di collegamento dei lati attivi. Se i lati attivi della sezione sono distanziati di un passo polare l'avvolgimento è a passo intero; se la distanza è inferiore, l'avvolgimento è a passo accorciato. La f.e.m. totale E generata in avvolgimento aperto è la risultante (vettoriale) delle f.e.m. che si inducono nei singoli lati attivi. Poiché tali f.e.m. sono in generale sfasate l'una rispetto all'altra, la f.e.m. totale risulta minore della loro somma aritmetica. Di ciò si tiene conto introducendo un coefficiente, detto solitamente fattore di avvolgimento, definito come rapporto tra il modulo di E e la somma dei moduli delle e calcolabile in funzione del numero dei conduttori per polo e per fase dell'avvolgimento. Inoltre, se l'avvolgimento è a passo accorciato, il flusso Φs che si concatena con una sezione è inferiore al flusso totale Φ di un polo. Di ciò si tiene conto mediante il cosiddetto “fattore di passo”, definito come rapporto tra Φs e Φ. Per quanto riguarda il sistema in base al quale gli avvolgimenti vengono realizzati si possono avere: avvolgimenti ad anello, costituiti da spire avvolte intorno a un nucleo magnetico di forma toroidale (anello di Pacinotti); avvolgimenti a tamburo, nei quali i conduttori sono disposti sulla superficie interna (negli statori) o esterna (nei rotori) di un supporto cilindrico e collocati in apposite cave. Gli avvolgimenti a tamburo possono essere inoltre ondulati o a spirale (embricati). I primi, usati per macchine con tensione relativamente alta, si realizzano collegando lati attivi posti sotto poli adiacenti e procedendo sempre nel medesimo senso: si formano così tante onde quanti sono i lati attivi posti sotto un medesimo polo. Per realizzare gli avvolgimenti a spirale si collega invece un lato attivo posto sotto un polo con uno che si trova sotto il polo seguente, poi si torna al polo di partenza, collegandosi a un altro lato attivo e così si procede fino a esaurire tutti i conduttori. Si ottiene così un numero di spire, la cui forma ricorda quella di un embrice (da qui il nome dell'avvolgimento), pari a quello dei lati attivi posti sotto un polo. Negli avvolgimenti di questo tipo le serie di spire che si realizzano possono essere collegate in parallelo: essi sono quindi usati di preferenza per macchine con correnti relativamente elevate.