Wanneer ze kennis maken met elektriciteit en hoe het werkt, leren de meeste mensen dat elektrische stroom van een negatieve naar een positieve pool vloeit. Dat is echter alleen waar voor DC-elektriciteit (gelijkstroom), en DC is maar een van de twee mogelijkheden. AC (wisselstroom) is de andere.
In plaats van van de ene pool naar de andere te gaan, oscilleert wisselstroom tussen een paar klemmen - de heet en neutraal - van richting veranderen met een frequentiekarakteristiek van de generator die produceert het.
Wisselstroomgeneratoren werken door elektromagnetische inductie, waarbij een veranderend elektrisch veld een magnetisch veld produceert en vice versa. In een wisselstroomgenerator, ook wel een dynamo genoemd, wekt een draaiende rotor stroom op in een spoel, en de richting van de stroom keert om bij elke halve omwenteling van de rotor. Een van de belangrijkste toepassingen van een AC-generator is het produceren van elektriciteit voor massaconsumptie.
Een belangrijk voordeel van een dynamo is dat deze werkt met een apparaat genaamd a
transformator, die zowel de spanning kan verhogen als verlagen. Dit is de reden waarom AC-generatoren het grootste deel van het wereldwijde elektriciteitsnet van stroom voorzien, althans voorlopig.Gebruik van een AC-generator
Het principe achter een AC-generator is eenvoudig. Een externe energiebron, zoals bewegend water of stoom geproduceerd door verbranding van fossiele brandstoffen of gecontroleerde kernsplijting, laat een rotor draaien en de rotatie genereert wisselstroom in een spoelwikkeling. De elektriciteit is in principe klaar voor gebruik zodra je de spoel op een belasting aansluit.
Kleine benzinegeneratoren kunnen genoeg stroom leveren om huishoudelijke apparaten te laten werken, en grote waterkrachtcentrales, kolengestookte en nucleair aangedreven turbines kunnen hele steden van stroom voorzien. Als het gaat om grootschalige elektriciteitsproductie, heeft AC-stroomopwekking een duidelijk voordeel ten opzichte van DC.
Transformatoren verminderen transmissieverlies
Door een transformator te gebruiken, kunt u de spanning van wisselstroom verhogen tot vele duizenden volt, waardoor transmissie over lange afstanden langs hoogspanningslijnen mogelijk wordt. Op het punt van gebruik gebruik je een andere transformator om de spanning terug te brengen tot een bruikbaar niveau. Transformatoren werken alleen met wisselstroom, omdat ze ook afhankelijk zijn van elektromagnetische inductie.
Zonder de toename van de spanning zou vermogensverlies door elektrische weerstand en magnetisch lekken de krachtoverbrenging over lange afstand onpraktisch maken. Als gelijkstroomgeneratoren het elektriciteitsnet zouden leveren, zouden er meer centrales moeten zijn en zou elk station slechts een beperkt gebied kunnen voeden. Het landschap zou bezaaid zijn met mini-centrales voor energieopwekking in plaats van de grote gecentraliseerde stations die tegenwoordig bestaan.
Dynamo's die gelijkstroom genereren, worden dynamo's genoemd
Het is mogelijk om wisselstroom op te wekken met een dynamo door een commutator aan de rotor te bevestigen, die voorkomt dat de stroom van richting verandert terwijl de rotor draait. Dit verandert de dynamo in een dynamo, en een van de voordelen van een dynamo is dat je er een accu mee kunt opladen.
Verhoogde efficiëntie is echter een belangrijk voordeel van een dynamo ten opzichte van een dynamo, dus dynamo's zijn dat ook meestal omgekeerd gebruikt als motoren voor speelgoed op batterijen en elektrisch gereedschap en niet om batterijen op te laden auto's.
De gevaren van wisselstroomgeneratoren
Het opwekken van wisselstroom met een dynamo is inherent niet gevaarlijker dan het gebruik van een batterij, maar wanneer de spanning van een grootschalige AC-generator wordt opgevoerd tot enkele duizenden volt, het wordt extreem gevaarlijk. Thomas Edison maakte dit punt beroemd door zwerfdieren te laten elektrocuteren in een poging investeerders te overtuigen de ontwikkeling van gelijkstroom te steunen. Wisselstroomgeneratoren en transformatoren moeten zwaar worden geïsoleerd om ze veilig te maken.
De stroom van elektriciteit door generator- en transformatorspoelen produceert weerstandswarmte, en dit creëert een ander probleem. Als de hitte extreem wordt tijdens bijvoorbeeld een onbedoelde stroomstoot, kan een transformator- of generatorspoel doorbranden of heet genoeg worden om de elektrische isolatie te beschadigen of brand te veroorzaken. Dit type ongeval komt van tijd tot tijd voor en is een mogelijke oorzaak van bosbranden.