Kad se upoznaju s električnom energijom i načinom na koji ona funkcionira, većina ljudi saznaje da električna struja teče od negativnog do pozitivnog pola. To je zapravo točno, međutim, samo za istosmjernu (istosmjernu) električnu energiju, a istosmjerna je samo jedna od dvije mogućnosti. AC (izmjenična struja) je drugo.
Umjesto da putuje s jednog pola na drugi, izmjenična struja oscilira između para terminala - vrući i smjer promjene neutralnog smjera s frekvencijskom karakteristikom generatora koji proizvodi to.
Generatori izmjenične struje rade zbog elektromagnetske indukcije, pri čemu promjenjivo električno polje stvara magnetsko polje i obrnuto. U izmjeničnom generatoru, poznatom i kao alternator, rotirajući rotor generira struju u zavojnici, a smjer struje se mijenja sa svakim poluokretom rotora. Jedna od glavnih primjena izmjeničnog generatora je proizvodnja električne energije za masovnu potrošnju.
Ključna prednost alternatora je u tome što radi s uređajem koji se naziva a transformator
, koji može povećati i smanjiti napon. To je razlog zašto generatori izmjenične struje, barem za sada, napajaju glavninu svjetske električne mreže.Uporaba izmjeničnog generatora
Princip koji stoji iza generatora izmjenične struje je jednostavan. Vanjski izvor energije, poput vode koja se kreće ili pare koja nastaje izgaranjem fosilnog goriva ili kontroliranom nuklearnom cijepanjem, vrti rotor i rotacija generira izmjeničnu struju u namotu svitka. Struja je u osnovi spremna za upotrebu čim spojite zavojnicu s opterećenjem.
Mali generatori benzina mogu osigurati dovoljno energije za pogon kućanskih aparata, a velike hidroelektrične, ugljenične i nuklearne turbine mogu napajati cijele gradove. Kada je riječ o velikoj proizvodnji električne energije, proizvodnja izmjenične struje ima izrazitu prednost u odnosu na istosmjernu struju.
Transformatori smanjuju gubitke u prijenosu
Korištenjem transformatora možete povećati napon izmjenične struje na mnogo tisuća volti, čineći prijenos na daljine duž dalekovoda izvodljivim. Na mjestu upotrebe koristite drugi transformator kako biste smanjili napon na uporabnu razinu. Transformatori rade samo s izmjeničnom snagom, jer se također oslanjaju na elektromagnetsku indukciju.
Bez povećanja napona, gubitak snage na električnom otporu i magnetsko curenje učinili bi prijenos snage na velike udaljenosti nepraktičnim. Ako bi generatori istosmjerne struje napajali električnu mrežu, moralo bi biti više elektrana, a svaka bi stanica mogla opskrbljivati samo ograničeno područje. Krajolik bi bio prošaran postajama za proizvodnju električne energije umjesto velikim centraliziranim postajama koje danas postoje.
Alternatori koji generiraju istosmjernu struju nazivaju se dinama
Moguće je generirati izmjeničnu snagu alternatorom pričvršćivanjem komutatora na rotor, što sprječava promjenu smjera struje dok se rotor okreće. To pretvara alternator u a dinamo, a jedna od prednosti dinama je što ga možete koristiti za punjenje baterije.
Povećana učinkovitost jedna je važna prednost alternatora u odnosu na dinamo, ali takvi su i dinamovi obično se koristi unatrag kao motori za igračke i električne alate na baterije, a ne za punjenje baterija automobili.
Opasnosti generatora izmjenične struje
Proizvodnja izmjeničnog napajanja alternatorom u osnovi nije ništa opasnije od upotrebe baterije, ali kad je napon velikog izmjeničnog generatora pojačan je do nekoliko tisuća volti, postaje izuzetno opasan. Thomas Edison slavno je to istaknuo pogubivši životinje bez struje u pokušaju da uvjeri investitore da podrže razvoj istosmjerne struje. Generatori i transformatori izmjenične struje moraju biti jako izolirani kako bi bili sigurni.
Protok električne energije kroz zavojnice generatora i transformatora stvara otpornu toplinu, a to stvara još jedan problem. Ako vrućina postane ekstremna tijekom, na primjer, slučajnog udara struje, zavojnica transformatora ili generatora može pregorjeti ili se dovoljno zagrijati da ošteti električnu izolaciju ili pokrene požar. Ova vrsta nesreće događa se s vremena na vrijeme i potencijalni je uzrok požara.