Ποια είναι τα μέρη μιας γεννήτριας AC;

Οι συσκευές που λειτουργούν με ηλεκτρική ενέργεια (τηλέφωνα, υπολογιστές, πλυντήρια πιάτων και καφετιέρες) χρησιμοποιούνται καθημερινά και διευκολύνουν τη ζωή μας. Η ηλεκτρική ενέργεια μεταφέρεται στα σπίτια μας με τη χρήση ηλεκτρικών γεννητριών. Οι σύγχρονες ηλεκτρικές γεννήτριες λειτουργούν στην ίδια βάση με τη γεννήτρια που εφευρέθηκε από τον Michael Faraday το 1831. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες γεννήτριες είναι γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος (εναλλασσόμενου ρεύματος), οι οποίες είναι οι καθημερινές γεννήτριες ισχύος.

Ηλεκτρική γεννήτρια είναι μια συσκευή που μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Ο νόμος που το διέπει είναι η αρχή της «ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής» που εφευρέθηκε από τον Faraday. Η αρχή δηλώνει ότι ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο προκαλεί τάση σε έναν αγωγό. Υπάρχουν δύο τύποι γεννητριών ηλεκτρικού ρεύματος: γεννήτριες AC και DC (συνεχούς ρεύματος). Η γεννήτρια AC παράγει ρεύμα που αντιστρέφει συνεχώς την κατεύθυνση και η γεννήτρια DC παράγει ρεύμα που ρέει μόνο σε μία κατεύθυνση.

Τα βασικά μέρη μιας γεννήτριας AC είναι η μηχανική ισχύς, οι μαγνήτες και ένας ή περισσότεροι ρότορες. Χωρίς κανένα από αυτά τα μέρη, δεν μπορεί να παραχθεί ηλεκτρισμός. Κάθε μέρος έχει το δικό του ρόλο.

Κάθε άτομο αποτελείται από ίσο αριθμό πρωτονίων (θετικό) και ηλεκτρονίων (αρνητικό). Ορισμένα υλικά (που ονομάζονται αγωγοί) έχουν χαλαρά ηλεκτρόνια που μπορούν να ρέουν από το ένα άτομο στο άλλο. Η ροή ηλεκτρονίων ονομάζεται ηλεκτρική ενέργεια. Ένας μαγνήτης μπορεί εύκολα να προκαλέσει ροή ηλεκτρονίων από το ένα άτομο στο άλλο. Όταν ένας μαγνήτης πλησιάζει ένα καλώδιο, η δύναμη του μαγνήτη προκαλεί τη ροή των ηλεκτρονίων και έτσι παράγει ηλεκτρισμό. Μέσα σε μια γεννήτρια εναλλασσόμενου ρεύματος ένας ή περισσότεροι ρότορες (πηνία σύρματος), που τίθενται σε κίνηση από μια μηχανική δύναμη, περιστρέφονται μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο.

Η μηχανική ενέργεια χρησιμοποιείται από μια γεννήτρια εναλλασσόμενου ρεύματος για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Πηγές όπως νερό, άνεμος ή άνθρακας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να θέσουν σε κίνηση τους ρότορες μέσα σε μια γεννήτρια. Ο πιο απλός τύπος γεννήτριας τίθεται σε κίνηση από ένα μανιβέλα χειρός. Μεγαλύτερες γεννήτριες μπορούν να τεθούν σε κίνηση από ανεμογεννήτριες ή ανεμογεννήτριες, πεπιεσμένο αέρα ή κινητήρες εσωτερικής καύσης. Για παράδειγμα: Εάν ένα ποτάμι ρέει μέσα ή κοντά σε μια πόλη, η πηγή μηχανικής ενέργειας είναι η ροή του νερού.

Ο μαγνήτης είναι ένα υλικό που παράγει μαγνητικό πεδίο. Έχει βόρειο και νότιο πόλο και προσελκύει σιδηρομαγνητικά υλικά (μέταλλα που έλκονται από τον μαγνήτη και μπορούν να μαγνητιστούν όπως σίδηρος, νικέλιο ή κοβάλτιο). Μέσα σε μια γεννήτρια εναλλασσόμενου ρεύματος, ένας μαγνήτης δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο μεταξύ του βόρειου και του νότιου πόλου. Όταν ο ρότορας κινείται μεταξύ του βόρειου και του νότιου πόλου του μαγνήτη, τα ηλεκτρόνια στο πηνίο αρχίζουν να ρέουν.

Ο ρότορας είναι ένα πηνίο σύρματος που περιστρέφεται μέσα στο μαγνητικό πεδίο. Το υλικό που χρησιμοποιείται για το σύρμα πρέπει να είναι καλός αγωγός (κατασκευασμένο από άτομα με χαλαρά συγκρατημένα ηλεκτρόνια). Όταν το σύρμα είναι κοντά στο νότιο πόλο, τα ηλεκτρόνια ρέουν προς τη μία κατεύθυνση και όταν είναι κοντά στο βόρειο πόλο, τα ηλεκτρόνια ρέουν προς την άλλη. Επειδή το καλώδιο περιστρέφεται από τον βόρειο πόλο στον νότιο πόλο του μαγνήτη και πίσω στον βόρειο πόλο και ούτω καθεξής, το ηλεκτρικό ρεύμα αντιστρέφει συνεχώς την κατεύθυνση.