Kun tutustutaan sähköön ja miten se toimii, useimmat ihmiset oppivat, että sähkövirta kulkee negatiivisesta napasta positiiviseen. Se on tosiaankin totta, vain DC (tasavirta) sähkölle, ja DC on vain yksi kahdesta mahdollisuudesta. Vaihtovirta (vaihtovirta) on toinen.
Sen sijaan, että kulkisi yhdestä napasta toiseen, vaihtovirta värähtelee terminaaliparin - kuuma ja neutraali - vaihtuva suunta tuottavan generaattorin taajuusominaisuuksilla se.
Vaihtovirtageneraattorit toimivat sähkömagneettisen induktion takia, jolloin muuttuva sähkökenttä tuottaa magneettikentän, ja päinvastoin. Vaihtovirtageneraattorissa, joka tunnetaan myös nimellä vaihtovirtageneraattori, pyörivä roottori tuottaa virtaa kelassa, ja virran suunta muuttuu roottorin jokaisen puolikierroksen kanssa. Yksi vaihtovirtageneraattorin tärkeimmistä käyttötarkoituksista on tuottaa sähköä massakulutukseen.
Laturin keskeinen etu on, että se toimii a-nimisen laitteen kanssa muuntaja, joka voi sekä lisätä että vähentää jännitettä. Tästä syystä vaihtovirtageneraattorit käyttävät ainakin toistaiseksi suurimman osan maailman sähköverkosta.
AC-generaattorin käyttö
Vaihtovirtageneraattorin periaate on yksinkertainen. Ulkoinen energialähde, kuten liikkuva vesi tai höyry, joka on tuotettu fossiilisilla polttoaineilla tai hallitulla ydinfissiolla, pyörii roottoria ja kierto tuottaa vaihtovirtaa käämin käämissä. Sähkö on periaatteessa käyttövalmis heti, kun kytket kelan kuormaan.
Pienet bensiinigeneraattorit voivat syöttää tarpeeksi virtaa kodinkoneiden käyttämiseen, ja suuret vesivoimalla, hiili- ja ydinvoimalla toimivat turbiinit voivat käyttää kokonaisia kaupunkeja. Laajamittaisessa sähköntuotannossa vaihtovirran sähköntuotannolla on selvä etu tasavirtaan nähden.
Muuntajat vähentävät lähetyshäviötä
Muuntajan avulla voit nostaa vaihtovirran jännitteen moniin tuhansiin voltteihin, jolloin pitkän matkan lähetys voimajohtoja pitkin on mahdollista. Käyttöpisteessä käytetään toista muuntajaa jännitteen pienentämiseen käyttökelpoiseen tasoon. Muuntajat toimivat vain vaihtovirralla, koska ne luottavat myös sähkömagneettiseen induktioon.
Ilman jännitteen nousua sähkövastuksen tehohäviö ja magneettivuodot tekisivät pitkän matkan voimansiirrosta epäkäytännöllisen. Jos tasavirtageneraattorit toimittavat sähköverkon, voimalaitoksia olisi oltava enemmän, ja jokainen asema pystyy toimittamaan vain rajoitetun alueen. Maisema olisi täynnä minivoimaloita nykyisten suurten keskitettyjen asemien sijaan.
DC-virtaa tuottavia generaattoreita kutsutaan dynamoiksi
Vaihtovirtalähde on mahdollista tuottaa vaihtovirtageneraattorilla liittämällä kommutaattori roottoriin, mikä estää virran suunnanmuutoksen roottorin pyöriessä. Tämä muuttaa laturin a dynamo, ja yksi dynamon eduista on, että voit käyttää sitä akun lataamiseen.
Parempi hyötysuhde on kuitenkin yksi laturin tärkeä etu dynamoon nähden, joten dynamot ovat käytetään yleensä taaksepäin moottoreina akkukäyttöisissä leluissa ja sähkötyökaluissa eikä lataamaan akkuja autot.
Vaihtovirtageneraattoreiden vaarat
AC-virran tuottaminen vaihtovirtageneraattorilla ei ole luonnostaan vaarallisempaa kuin akun käyttö, mutta kun suuren mittakaavan vaihtovirtageneraattorin jännite on jopa useita tuhansia volttia, siitä tulee erittäin suuri vaarallinen. Thomas Edison teki tunnetusti tämän asian saamalla harhaeläimet sähköiskuun yrittäessään vakuuttaa sijoittajat tukemaan tasavirtakehityksen kehitystä. Vaihtovirtageneraattorit ja muuntajat on eristettävä voimakkaasti, jotta ne ovat turvallisia.
Sähkön virta generaattorin ja muuntajan kelojen läpi tuottaa resistiivistä lämpöä, ja tämä aiheuttaa uuden ongelman. Jos lämpö muuttuu äärimmäiseksi esimerkiksi vahingossa tapahtuvan virtapiirin aikana, muuntaja tai generaattorikäämi voi palaa tai lämmetä niin paljon, että se voi vahingoittaa sähköeristystä tai aiheuttaa tulipalon. Tämän tyyppisiä onnettomuuksia sattuu aika ajoin, ja ne voivat aiheuttaa metsäpaloja.