Quando vengono introdotti all'elettricità e al suo funzionamento, la maggior parte delle persone impara che la corrente elettrica scorre da un polo negativo a uno positivo. In realtà è vero, tuttavia, solo per l'elettricità CC (corrente continua) e la CC è solo una delle due possibilità. AC (corrente alternata) è l'altro.
Invece di viaggiare da un polo all'altro, la corrente alternata oscilla tra una coppia di terminali - il caldo e neutro – cambio di direzione con una caratteristica di frequenza del generatore che produce esso.
I generatori di corrente alternata funzionano grazie all'induzione elettromagnetica, per cui un campo elettrico variabile produce un campo magnetico e viceversa. In un generatore CA, noto anche come alternatore, un rotore rotante genera corrente in una bobina e la direzione della corrente si inverte ad ogni mezzo giro del rotore. Uno degli usi principali di un generatore di corrente alternata è la produzione di elettricità per il consumo di massa.
Un vantaggio chiave di un alternatore è che funziona con un dispositivo chiamato a
Usi di un generatore di corrente alternata
Il principio alla base di un generatore di corrente alternata è semplice. Una fonte di energia esterna, come l'acqua in movimento o il vapore prodotto dalla combustione di combustibili fossili o dalla fissione nucleare controllata, fa girare un rotore e la rotazione genera corrente alternata in un avvolgimento della bobina. L'elettricità è praticamente pronta per l'uso non appena si collega la bobina a un carico.
Piccoli generatori a benzina possono fornire energia sufficiente per far funzionare gli elettrodomestici, e grandi turbine idroelettriche, a carbone e nucleari possono alimentare intere città. Quando si tratta di produzione di elettricità su larga scala, la generazione di corrente alternata ha un netto vantaggio rispetto alla corrente continua.
I trasformatori riducono la perdita di trasmissione
Utilizzando un trasformatore, è possibile aumentare la tensione della corrente alternata a molte migliaia di volt, rendendo fattibile la trasmissione a lunga distanza lungo le linee elettriche. Al punto di utilizzo, si utilizza un altro trasformatore per ridurre la tensione a un livello utilizzabile. I trasformatori funzionano solo con alimentazione CA, perché si basano anche sull'induzione elettromagnetica.
Senza l'aumento di tensione, la perdita di potenza alla resistenza elettrica e la dispersione magnetica renderebbero impraticabile la trasmissione di potenza a lunga distanza. Se i generatori di corrente continua alimentassero la rete elettrica, dovrebbero esserci più centrali elettriche e ciascuna stazione sarebbe in grado di fornire solo un'area limitata. Il paesaggio sarebbe costellato di mini centrali di generazione di energia invece delle grandi stazioni centralizzate esistenti oggi.
Gli alternatori che generano corrente CC sono chiamati dinamo
È possibile generare corrente alternata con un alternatore collegando un commutatore al rotore, che impedisce alla corrente di cambiare direzione mentre il rotore gira. Questo trasforma l'alternatore in a dinamoe uno dei vantaggi di una dinamo è che puoi usarla per caricare una batteria.
Tuttavia, l'aumento dell'efficienza è un vantaggio importante di un alternatore rispetto a una dinamo, quindi le dinamo lo sono solitamente utilizzato al contrario come motori per giocattoli e utensili elettrici a batteria e non per caricare le batterie in automobili.
I pericoli dei generatori di corrente alternata
La generazione di corrente alternata con un alternatore non è intrinsecamente più pericolosa dell'utilizzo di una batteria, ma quando il la tensione di un generatore CA su larga scala viene aumentata fino a diverse migliaia di volt, diventa estremamente pericoloso. È noto che Thomas Edison ha affermato questo punto facendo fulminare animali randagi nel tentativo di convincere gli investitori a sostenere lo sviluppo dell'alimentazione CC. Generatori e trasformatori CA devono essere fortemente isolati per renderli sicuri.
Il flusso di elettricità attraverso le bobine del generatore e del trasformatore produce calore resistivo e questo crea un altro problema. Se il calore diventa estremo durante, ad esempio, una sovratensione accidentale, un trasformatore o una bobina del generatore possono bruciarsi o diventare abbastanza caldi da danneggiare l'isolamento elettrico o provocare un incendio. Questo tipo di incidente si verifica di tanto in tanto ed è una potenziale causa di incendi.