Alternatore: cos’è e come funziona

Tutte le auto hanno bisogno di energia, sono sempre più i dispositivi elettrici che assorbono corrente, anche a vettura spenta. Si pensa normalmente che la batteria basti per ogni evenienza: niente di più sbagliato, ogni auto è dotata di un proprio potente generatore, detto alternatore, che si occupa di ricaricare la batteria quando il motore è in moto.

Quando nasce?

Per eseguire questa operazione l’alternatore utilizza la forza (la coppia) del motore: tramite la cinghia dell’alternatore, detta cinghia servizi, il motore termico fa girare questa macchina elettrica rotante basata sulla legge fisica dell’induzione elettromagnetica. L’alternatore converte l’energia meccanica fornita dal motore primo in energia elettrica sotto forma di corrente alternata. Questo processo, denominato conversione elettromeccanica dell’energia, coinvolge la formazione di campi magnetici che agiscono come mezzo intermedio. La conversione elettromeccanica dell’energia è molto efficiente, con rendimenti normalmente prossimi al 100%, il che significa che rispetto al motore termico pochissima energia viene sprecata nell’alternatore.

Il primo alternatore in assoluto potrebbe esser ricondotto all’anno 1891, presso la centrale idroelettrica di Ames. Ma, se parliamo di autovetture, gli alternatori furono introdotti come equipaggiamento standard molto tempo dopo, infatti solo nel 1960 lo troviamo su un’auto di produzione dalla Chrysler Corporation, diversi anni prima delle rivali Ford e General Motors. Grazie alla capacità raggiunta dall’industria elettronica nella miniaturizzazione dei componenti, l’alternatore ha progressivamente sostituito la dinamo nella produzione di energia elettrica nelle automobili ed in tutti gli altri veicoli a motore.

Come funziona?

L’alternatore è molto simile ad un motore elettrico, costituito da una parte fissa, lo statore, e da una parte mobile, il rotore. Su entrambe sono disposti dei conduttori elettrici collegati tra loro in modo da formare due circuiti. Uno dei due ha la funzione di creare il campo magnetico (avvolgimento induttore o di eccitazione) e l’altro quella di essere sede di forza elettromotrice indotta (avvolgimento indotto). Normalmente il campo magnetico è creato facendo circolare una corrente continua nell’avvolgimento posto sul rotore; in tal caso lo statore ha la forma di un cilindro cavo, nel cui interno, coassiale con esso, è disposto il rotore, che nelle auto ha generalmente forma stellare (rotore a poli salienti). Negli alternatori di piccola potenza, quali quelli usati negli autoveicoli, il campo magnetico può essere generato anche con un magnete permanente, in questo caso manca l’avvolgimento di eccitazione. 

E se parliamo di ibrido BSG?

Alcune vetture mild hybrid (ovvero “ibrido leggero”) adottano il classico motore termico, benzina o diesel, ma la vera novità del sistema mild hybrid (come l’Audi A8 o la Mercedes E350) è l’impianto elettrico a 48 Volt accoppiato all’alternatore BSG (Belt Start Generator) che, sostituendo l’impianto ad alta tensione (circa 400 Volt) dei sistemi full hybrid, si va ad affiancare al classico impianto elettrico a 12 Volt.

Come per le full hybrid se è richiesta maggiore potenza l’alternatore BSG potenziato a 48V dà il suo contributo di spinta (circa +12 kW e +150 Nm) aggiuntiva al motore termico. In decelerazione o in frenata, invece, il BSG agisce da freno per caricare la batteria con l’energia che altrimenti andrebbe persa.

Il Belt driven Starter Generator è un sistema semplice e meno complesso dell’ibrido “full”. Grazie al collegamento al motore tramite cinghia il motore elettrico dell’BSG è in grado di funzionare anche da efficientissimo start e stop e da funzione sailing per il veleggiamento quando in rilascio il motore termico si spegne. In questo modo si riescono a coprire tutte quelle fasi di minor efficienza del motore termico andando ad abbattere al contempo consumi ed inquinamento. 

Se non ci fosse l’alternatore?

L’attività di fornire energia ai vari accessori di bordo presenti sulla vettura graverebbe sulla sola batteria, ma con un’autonomia molto limitata. Quindi se si rompesse l’alternatore percorreremmo poche decine di chilometri, al massimo un centinaio, prima che il motore si spenga, per assenza di energia elettrica.

Quando sostituire alternatore?

Se correttamente costruito l’alternatore è una macchina che può durare ben oltre duecentomila chilometri, senza altra manutenzione che la sostituzione della cinghia ed una corretta tensione della stessa.

Le prime avvisaglie di problemi al funzionamento dell’alternatore sono date da un generale calo di tensione. Perciò in caso di guasto dell’alternatore i segnali di malfunzionamento sono ravvisabili nell’accensione del simbolo della batteria, e nel mal funzionamento di frecce, fari e dispositivi elettronici, fino allo spegnimento del motore.