Was sind die Teile eines Wechselstromgenerators?

Elektrobetriebene Geräte (Telefone, Computer, Spülmaschinen und Kaffeemaschinen) werden täglich genutzt und erleichtern unser Leben. Der Strom wird mit Hilfe von Generatoren in unsere Häuser gebracht. Die modernen elektrischen Generatoren arbeiten auf der gleichen Basis wie der 1831 von Michael Faraday erfundene Generator. Die am häufigsten verwendeten Generatoren sind Wechselstromgeneratoren, die die täglichen Stromgeneratoren sind.

Ein elektrischer Generator ist ein Gerät, das mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Das Gesetz, das es regiert, ist das von Faraday erfundene Prinzip der "elektromagnetischen Induktion". Das Prinzip besagt, dass ein sich änderndes Magnetfeld in einem Leiter eine Spannung erzeugt. Es gibt zwei Arten von elektrischen Generatoren: Wechselstrom- und Gleichstromgeneratoren. Der Wechselstromgenerator erzeugt Strom, der die Richtung ständig umkehrt, und der Gleichstromgenerator erzeugt Strom, der nur in eine Richtung fließt.

Die grundlegenden Bestandteile eines Wechselstromgenerators sind die mechanische Leistung, die Magnete und ein oder mehrere Rotoren. Ohne diese Teile kann kein Strom erzeugt werden. Jeder Teil hat seine eigene Rolle.

Jedes Atom besteht aus einer gleichen Anzahl von Protonen (positiv) und Elektronen (negativ). Einige Materialien (so genannte Leiter) haben locker gehaltene Elektronen, die von einem Atom zum anderen fließen können. Der Elektronenfluss wird Elektrizität genannt. Ein Magnet kann leicht einen Elektronenfluss von einem Atom zum anderen verursachen. Wenn sich ein Magnet einem Draht nähert, bewirkt die Kraft des Magneten, dass Elektronen fließen und dadurch Strom erzeugt wird. In einem Wechselstromgenerator rotieren ein oder mehrere Rotoren (Drahtspulen), die durch eine mechanische Kraft in Bewegung gesetzt werden, in einem Magnetfeld.

Die mechanische Energie wird von einem Wechselstromgenerator zur Stromerzeugung genutzt. Quellen wie Wasser, Wind oder Kohle können genutzt werden, um die Rotoren innerhalb eines Generators in Bewegung zu setzen. Der einfachste Generatortyp wird durch eine Handkurbel in Gang gesetzt. Größere Generatoren können durch Wind- oder Wasserturbinen, Druckluft- oder Verbrennungsmotoren in Bewegung gesetzt werden. Beispiel: Fließt ein Fluss durch oder in der Nähe einer Stadt, ist die mechanische Energiequelle der Wasserfluss.

Der Magnet ist ein Material, das ein Magnetfeld erzeugt. Er hat einen Nord- und einen Südpol und zieht ferromagnetische Materialien an (Metalle, die vom Magneten angezogen werden und magnetisierbar sind wie Eisen, Nickel oder Kobalt). In einem Wechselstromgenerator erzeugt ein Magnet ein Magnetfeld zwischen Nord- und Südpol. Bewegt sich der Rotor zwischen Nord- und Südpol des Magneten, beginnen die Elektronen in der Spule zu fließen.

Der Rotor ist eine Drahtspule, die sich im Magnetfeld dreht. Das für den Draht verwendete Material muss ein guter Leiter sein (aus Atomen mit locker gehaltenen Elektronen). Wenn sich der Draht nahe am Südpol befindet, fließen Elektronen in eine Richtung und wenn er sich in der Nähe des Nordpols befindet, fließen Elektronen in die andere Richtung. Da sich der Draht vom Nordpol zum Südpol des Magneten und zurück zum Nordpol usw. dreht, ändert der elektrische Strom ständig seine Richtung.