Når de introduceres til elektricitet, og hvordan det fungerer, lærer de fleste mennesker, at elektrisk strøm flyder fra en negativ pol til en positiv. Det er faktisk sandt, dog kun for jævnstrøm (jævnstrøm), og jævnstrøm er kun en af to muligheder. AC (vekselstrøm) er den anden.
I stedet for at rejse fra den ene pol til den anden, svinger vekselstrømmen mellem et par terminaler - varm og neutral - skiftende retning med en frekvenskarakteristik for generatoren, der producerer det.
AC-generatorer fungerer på grund af elektromagnetisk induktion, hvorved et skiftende elektrisk felt frembringer et magnetfelt og omvendt. I en vekselstrømsgenerator, også kendt som en generator, genererer en roterende rotor strøm i en spole, og strømretningen vendes med hver rotors halvdrejning. En af de vigtigste anvendelser af en vekselstrømsgenerator er at producere elektricitet til masseforbrug.
En vigtig fordel ved en generator er, at den fungerer med en enhed kaldet a transformer, som både kan øge og mindske spændingen. Dette er grunden til, at vekselstrømsgeneratorer driver størstedelen af verdens elnet, i det mindste for øjeblikket.
Anvendelse af en vekselstrømsgenerator
Princippet bag en vekselstrømsgenerator er simpelt. En ekstern energikilde, såsom vand i vand eller damp, der produceres ved forbrænding af fossilt brændstof eller kontrolleret nuklear fission, drejer en rotor, og rotation genererer vekselstrøm i en spolevikling. Elektriciteten er dybest set klar til brug, så snart du forbinder spolen til en belastning.
Små benzingeneratorer kan levere strøm nok til at køre husholdningsapparater, og store vandkraft-, kuldrevne og atomdrevne turbiner kan drive hele byer. Når det kommer til elproduktion i stor skala, har vekselstrømsgenerering en klar fordel i forhold til jævnstrøm.
Transformere reducerer transmissionstab
Ved at bruge en transformer kan du øge spændingen på vekselstrøm til mange tusinde volt, hvilket gør transmission over lang afstand langs kraftledninger mulig. Ved brugspunktet bruger du en anden transformer til at reducere spændingen til et brugbart niveau. Transformere fungerer kun med vekselstrøm, fordi de også er afhængige af elektromagnetisk induktion.
Uden spændingsforøgelsen ville effekttab til elektrisk modstand og magnetisk lækage gøre langdistance kraftoverførsel upraktisk. Hvis jævnstrømsgeneratorer leverede elnettet, ville der være flere kraftværker, og hver station ville kun være i stand til at levere et begrænset område. Landskabet ville være oversået med minikraftproduktionsstationer i stedet for de store centraliserede stationer, der findes i dag.
Generatorer, der genererer jævnstrøm, kaldes Dynamos
Det er muligt at generere vekselstrøm med en generator ved at fastgøre en kommutator til rotoren, hvilket forhindrer strømmen i at ændre retning, når rotoren drejer. Dette gør generatoren til en dynamo, og en af fordelene ved en dynamo er, at du kan bruge den til at oplade et batteri.
Øget effektivitet er en vigtig fordel ved en generator i forhold til en dynamo, selvom dynamoer er bruges normalt omvendt som motorer til batteridrevet legetøj og elværktøj og ikke til at oplade batterier i biler.
Farerne ved vekselstrømsgeneratorer
At generere vekselstrøm med en generator er i sagens natur ikke farligere end at bruge et batteri, men når det spændingen i en stor vekselstrømsgenerator styrkes op til flere tusinde volt, bliver den ekstremt farlig. Thomas Edison gjorde berømt dette punkt ved at lade omstrejfende dyr strømføre i et forsøg på at overbevise investorer om at bakke op om DC-strømudvikling. AC-generatorer og transformere skal være stærkt isolerede for at gøre dem sikre.
Strømmen af elektricitet gennem generator- og transformatorspoler producerer resistiv varme, og dette skaber et andet problem. Hvis varmen bliver ekstrem under f.eks. En utilsigtet strømstød, kan en transformator eller generatorbatteri brænde ud eller blive varm nok til at beskadige den elektriske isolering eller starte en brand. Denne type ulykker forekommer fra tid til anden, og det er en mulig årsag til skovbrande.