Az elektromos áramot használó eszközöket (telefonok, számítógépek, mosogatógépek és kávéfőzők) mindennap használják, és megkönnyítik az életünket. A villamos energia generátorok segítségével kerül otthonunkba. A modern elektromos generátorok ugyanazon az alapon működnek, mint a Michael Faraday által 1831-ben feltalált generátor. A leggyakrabban használt generátorok az AC (alternatív áram) generátorok, amelyek a napi áramfejlesztők.
Meghatározás
Az elektromos generátor olyan eszköz, amely a mechanikai energiát elektromos energiává alakítja. A törvény, amely ezt szabályozza, az az "elektromágneses indukció" elve, amelyet Faraday talált ki. Az elv kimondja, hogy a változó mágneses tér feszültséget okoz egy vezetőben. Kétféle elektromos generátor létezik: AC és DC (egyenáramú) generátorok. A váltakozó áramú generátor áramot állít elő, amely folyamatosan fordítja az irányt, a DC generátor pedig csak egy irányban áramló áramot állít elő.
Alkatrészek
Az AC generátor alapvető részei a mechanikai teljesítmény, a mágnesek és egy vagy több rotor. Ezen alkatrészek nélkül nem lehet villamos energiát előállítani. Minden résznek megvan a maga szerepe.
Hogyan működik
Minden atom azonos számú protonból (pozitív) és elektronból (negatív) áll. Egyes anyagok (úgynevezett vezetők) lazán tartott elektronokkal rendelkeznek, amelyek az egyik atomtól a másikig áramolhatnak. Az elektronok áramlását elektromosságnak nevezzük. A mágnes könnyen okozhat elektronáramlást az egyik atomtól a másikig. Amikor a mágnes közel kerül egy vezetékhez, a mágnes ereje az elektronok áramlását okozza, és ezáltal villamos energiát termel. Egy váltakozó áramú generátor belsejében egy vagy több forgórész (huzaltekercs), mechanikus erővel mozgásba hozza, forogjon a mágneses mező belsejében.
Mechanikus energia
A mechanikai energiát egy váltakozó áramú áramfejlesztő használja villamos energia előállítására. Források, például víz, szél vagy szén felhasználhatók a generátor belsejében lévő rotorok mozgatásához. A legegyszerűbb típusú generátort kézi hajtókar mozgatja. A nagyobb generátorokat szél- vagy vízturbinák, sűrített levegő vagy belső égésű motorok mozgathatják. Például: Ha egy folyó átfolyik egy városon vagy annak közelében, akkor a mechanikus energiaforrás a víz áramlása.
Mágnes
A mágnes olyan anyag, amely mágneses teret hoz létre. Északi és déli pólusú, vonzza a ferromágneses anyagokat (fémeket, amelyek vonzódnak a mágneshez, és amelyek mágnesezhetők, például vas, nikkel vagy kobalt). Az AC generátor belsejében egy mágnes mágneses teret hoz létre az északi és a déli pólus között. Amikor a rotor elmozdul a mágnes északi és déli pólusa között, a tekercsben lévő elektronok áramolni kezdenek.
Forgórész
A rotor huzaltekercs, amely forog a mágneses mező belsejében. A huzalhoz használt anyagnak jó vezetőnek kell lennie (lazán tartott elektronokkal rendelkező atomokból). Amikor a huzal közel van a déli pólushoz, az elektronok az egyik irányba áramlanak, és amikor az északi pólushoz közel vannak, az elektronok a másik irányba áramlanak. Mivel a huzal az északi pólustól a mágnes déli pólusáig, az északi pólusig és így tovább forog, az elektromos áram folyamatosan megfordul.