Riassumiamo brevemente i principi elementari che stanno alla base del funzionamento di un generatore elettrico trifase. Supponiamo di realizzare un sistema costituito da tre nuclei di ferro disposti a 120° l’uno rispetto all’altro.

Attorno ad ognuno dei nuclei avvolgiamo a spirale un conduttore elettrico che sarà collegato ad una delle tre fasi di alimentazione, realizzando un cosiddetto elettromagnete (la corrente elettrica

che percorre le spirali genera un campo magnetico avente direzione legata al verso della corrente che interessa (magnetizza) il nucleo contenuto ed invertendo il verso della corrente che percorre la spirale avremo una inversione dei poli magnetici del nucleo).

Poniamo, al centro geometrico di questo sistema tripolare, un magnete permanente che abbia la possibilità di ruotare attorno ad un asse normale al piano in cui abbiamo disposto i tre poli.

Se alimentiamo i conduttori con una corrente trifase otterremo che ciascun nucleo venga ciclicamente polarizzato nei due versi realizzando, in pratica, un campo magnetico rotante.

La velocità di rotazione del campo magnetico sarà legata alla frequenza della corrente alternata di alimentazione ed al numero dei poli dello statore e del rotore.

Per esempio una corrente alternata avente una frequenza di 50 Hz produrrà un campo magnetico rotante ad una velocità di 50 giri al secondo nell'esempio ora descritto.

Osserviamo infine come, aumentando il numero dei nuclei statorici (poli) e proporzionalmente

quello dei poli rotorici, avremo una proporzionale riduzione della velocità di rotazione del campo magnetico.

Tornando al magnete permanente posto al centro dei poli, osserveremo come la rotazione del campo magnetico produrrà la rotazione del magnete; avremo così realizzato un motore elettrico

sincrono.

Se a questo punto applichiamo una coppia rotante al magnete centrale vedremo come, all'aumentare del suo valore, non avremo un corrispondente aumento della velocità di rotazione

come potrebbe accadere per una qualsiasi massa rotante, per esempio un volano.

Ne consegue che il campo magnetico rotante dello statore cerca di mantenere il rotore correttamente orientato rispetto al verso delle sue polarità.

Il principio di conservazione dell'energia ci suggerisce che la coppia in ingresso viene in qualche modo trasformata e dissipata per poter mantenere costante la velocità di rotazione; il risultato

di questo processo è la produzione di energia elettrica che, per mezzo di opportuni dispositivi, viene ceduta alla rete.

Nei generatori eolici vengono poi spesso utilizzati generatori asincroni, derivazione dei comuni motori elettrici asincroni, essenzialmente diversi per quanto riguarda il rotore che risulta costituito, nell'esecuzione detta a gabbia di scoiattolo, da una serie di barre conduttrici collegate alle loro estremità a due anelli e da un nucleo.

In questo caso il campo magnetico statorico genera nel rotore correnti indotte che producono a

loro volta un campo magnetico indotto.

Il generatore asincrono, a differenza di quello sincrono, deve girare ad una velocità leggermente superiore (circa 1% a piena potenza) a quella del campo magnetico rotante per poter

produrre energia. Il rapporto tra la velocità sincrona e quella di funzionamento è detto scorrimento e ha, in funzione della coppia applicata, piccole variazioni.

Questa caratteristica rende il generatore asincrono particolarmente adatto a funzionare con una coppia fluttuante quale è quella prodotta dal rotore eolico.