יתרונות וחסרונות של גנרטורים

כאשר מכירים אותנו לחשמל ואיך זה עובד, רוב האנשים לומדים שזרם חשמלי זורם מקוטב שלילי לחיובי. זה למעשה נכון, עם זאת, רק עבור חשמל DC (זרם ישר), ו- DC הוא רק אחת משתי אפשרויות. זרם חילופין (זרם חילופין) הוא השני.

במקום לנסוע מקוטב אחד לשני, זרם זרם חיל האוויר נע בין זוג מסופים - ה- חם והניטראלי - שינוי כיוון עם תדר המאפיין את הגנרטור המייצר זה.

גנרטורים של זרם חילופין עובדים בגלל אינדוקציה אלקטרומגנטית, לפיה שדה חשמלי משתנה מייצר שדה מגנטי, ולהיפך. בגנרטור זרם חילופין, המכונה גם אלטרנטור, רוטור מסתובב מייצר זרם בסליל, וכיוון הזרם מתהפך בכל חצי סיבוב של הרוטור. אחד השימושים העיקריים של גנרטור זרם חשמל הוא ייצור חשמל לצריכה המונית.

יתרון מרכזי של אלטרנטור הוא שהוא עובד עם מכשיר שנקרא a שַׁנַאי, שיכולים גם להגביר וגם להפחית את המתח. זו הסיבה שגנרטורים לזרם חשמל מפעילים את חלק הארי של רשת החשמל בעולם, לפחות בינתיים.

העיקרון שעומד מאחורי גנרטור זרם זרם פשוט. מקור אנרגיה חיצוני, כגון מים נעים או קיטור המיוצר על ידי בעירה של דלק מאובנים או ביקוע גרעיני מבוקר, מסובב רוטור והסיבוב מייצר זרם זרם חילופין בסליל. החשמל בעצם מוכן לשימוש ברגע שאתה מחבר את הסליל לעומס.

גנרטורים של בנזין קטנים יכולים לספק מספיק כוח להפעלת מכשירי חשמל ביתיים, וטורבינות גדולות המופעלות על ידי פחם וגרעין יכולות להניע ערים שלמות. כשמדובר בייצור חשמל בקנה מידה גדול, לייצור חשמל AC יש יתרון מובהק על פני DC.

באמצעות שנאי, אתה יכול להגביר את מתח זרם ה- AC לאלפי רבים של וולט, מה שהופך את ההעברה למרחקים ארוכים לאורך קווי חשמל. בנקודת השימוש, אתה משתמש בשנאי אחר כדי להפחית את המתח לרמה שמיש. רובוטריקים עובדים רק עם מתח AC, מכיוון שהם מסתמכים גם על אינדוקציה אלקטרומגנטית.

ללא עליית המתח, אובדן כוח להתנגדות חשמלית ודליפה מגנטית יהפכו את העברת הכוח למרחקים ארוכים לבלתי מעשית. אם מחוללי כוח DC יספקו את הרשת החשמלית, יצטרכו להיות יותר תחנות כוח, וכל תחנה תוכל לספק שטח מוגבל בלבד. הנוף יהיה מנוקד בתחנות ייצור חשמל מיני במקום בתחנות המרכזיות הגדולות הקיימות כיום.

ניתן לייצר כוח זרם חילופין עם אלטרנטור על ידי הצמדת קומוטטור לרוטור, מה שמונע מהזרם לשנות כיוון בזמן שהרוטור מסתובב. זה הופך את האלטרנטור ל- דִינָמוֹ, ואחד היתרונות של דינמו הוא שאתה יכול להשתמש בו להטענת סוללה.

יעילות מוגברת היא יתרון חשוב אחד של אלטרנטור על פני דינמו משמשים בדרך כלל לאחור כמנועים לצעצועים וכלי חשמל המופעלים על ידי סוללות ולא לטעינת סוללות מכוניות.

ייצור חשמל עם אלטרנטור מטבעו אינו מסוכן יותר משימוש בסוללה, אך כאשר ה- מתח של גנרטור זרוע בקנה מידה גדול מוגבר לכמה אלפי וולט, הוא הופך להיות קיצוני מְסוּכָּן. תומאס אדיסון השמיע את הנקודה הזו בכך שחיות משוטטות התחשמלו במטרה לשכנע את המשקיעים לתמוך בפיתוח כוח DC. גנרטורים ושנאים צריכים להיות מבודדים בכבדות כדי להפוך אותם לבטוחים.

זרימת החשמל דרך סלילי הגנרטור והשנאי מייצרת חום עמיד, וזה יוצר בעיה נוספת. אם החום הופך להיות קיצוני במהלך, למשל, נחשול מתח מקרי, שנאי או סליל גנרטור יכולים להישרף או להתחמם מספיק כדי לפגוע בבידוד החשמלי או להדליק שריפה. סוג תאונה זה אכן מתרחש מעת לעת, והוא גורם פוטנציאלי לשריפות.