Když se lidé seznámí s tím, jak funguje elektřina, zjistí, že elektrický proud proudí ze záporného pólu do kladného. Ve skutečnosti to však platí pouze pro stejnosměrný proud (stejnosměrný proud) a stejnosměrný proud je pouze jednou ze dvou možností. AC (střídavý proud) je druhý.
Místo toho, aby cestoval z jednoho pólu do druhého, střídavý proud kmitá mezi dvojicí svorek - horký a neutrální směr změny s frekvenční charakteristikou generátoru, který produkuje to.
Generátory střídavého proudu pracují kvůli elektromagnetické indukci, přičemž měnící se elektrické pole vytváří magnetické pole a naopak. V generátoru střídavého proudu, známém také jako alternátor, vytváří rotující rotor proud v cívce a směr proudu se obrací s každou půlotáčkou rotoru. Jedním z hlavních použití generátoru střídavého proudu je výroba elektřiny pro hromadnou spotřebu.
Klíčovou výhodou alternátoru je, že pracuje se zařízením zvaným a transformátor, které mohou jak zvyšovat, tak snižovat napětí. To je důvod, proč generátory střídavého proudu napájejí převážnou část světové elektrické sítě, alespoň prozatím.
Použití generátoru střídavého proudu
Princip AC generátoru je jednoduchý. Vnější zdroj energie, jako je pohybující se voda nebo pára produkovaná spalováním fosilních paliv nebo řízené štěpení jader, roztočí rotor a rotace generuje střídavý proud ve vinutí cívky. Elektřina je v podstatě připravena k použití, jakmile připojíte cívku k zátěži.
Malé benzínové generátory mohou dodávat dostatek energie pro provoz domácích spotřebičů a velké vodní, uhelné a jaderné turbíny mohou napájet celá města. Pokud jde o výrobu elektřiny ve velkém, má výroba střídavého proudu oproti DC stejnou výhodu.
Transformátory snižují přenosové ztráty
Použitím transformátoru můžete zvýšit napětí střídavého proudu na mnoho tisíc voltů, což umožňuje přenos na velké vzdálenosti po vedení. V místě použití použijete jiný transformátor ke snížení napětí na použitelnou úroveň. Transformátory pracují pouze se střídavým proudem, protože také spoléhají na elektromagnetickou indukci.
Bez zvýšení napětí by ztráta výkonu na elektrický odpor a únik magnetu způsobily, že přenos síly na dálku by byl nepraktický. Pokud by generátory stejnosměrného proudu dodávali elektrickou síť, muselo by existovat více elektráren a každá stanice by byla schopna dodávat pouze omezenou oblast. Krajina by byla poseta malými stanicemi na výrobu elektrické energie namísto dnes velkých centralizovaných stanic.
Alternátory, které generují stejnosměrný proud, se nazývají dynama
Je možné generovat střídavý proud pomocí alternátoru připojením komutátoru k rotoru, což zabrání změně směru proudu při otáčení rotoru. Tím se alternátor změní na a dynamo, a jednou z výhod dynama je, že jej můžete použít k nabíjení baterie.
Zvýšená účinnost je však jednou z důležitých výhod alternátoru oproti dynamu, takže dynama jsou obvykle se používá v opačném směru jako motory pro hračky a elektrické nářadí napájené z baterií a nikoli k nabíjení baterií automobily.
Nebezpečí generátorů střídavého proudu
Výroba střídavého proudu pomocí alternátoru není ze své podstaty nebezpečnější než používání baterie, ale když napětí velkého generátoru střídavého proudu se zvýší na několik tisíc voltů, stává se extrémně nebezpečný. Thomas Edison to skvěle udělal tím, že nechal toulavá zvířata elektrickým proudem ve snaze přesvědčit investory, aby podpořili rozvoj stejnosměrného proudu. AC generátory a transformátory musí být silně izolované, aby byly bezpečné.
Tok elektřiny přes cívky generátoru a transformátoru produkuje odporové teplo, což vytváří další problém. Pokud se extrémně zahřívá, například při náhodném přepětí, může transformátor nebo generátorová cívka shořet nebo se dostatečně zahřát na poškození elektrické izolace nebo požár. K tomuto typu nehody čas od času dochází a je to potenciální příčina požárů.