Wat zijn de onderdelen van een AC-generator?

Apparaten die werken op elektriciteit (telefoons, computers, vaatwassers en koffiemachines) worden dagelijks gebruikt en maken ons leven gemakkelijker. Elektriciteit wordt naar onze huizen gebracht met behulp van elektrische generatoren. De moderne elektrische generatoren werken op dezelfde basis als de generator die in 1831 door Michael Faraday werd uitgevonden. De meest gebruikte generatoren zijn AC-generatoren (alternatieve stroom), de dagelijkse stroomgeneratoren.

Een elektrische generator is een apparaat dat mechanische energie omzet in elektrische energie. De wet die het regelt, is het principe van "elektromagnetische inductie", uitgevonden door Faraday. Het principe stelt dat een veranderend magnetisch veld een spanning in een geleider veroorzaakt. Er zijn twee soorten elektrische generatoren: AC- en DC-generatoren (gelijkstroom). De AC-generator produceert stroom die continu van richting verandert en de DC-generator produceert stroom die slechts in één richting vloeit.

De basisonderdelen van een AC-generator zijn het mechanische vermogen, de magneten en een of meer rotoren. Zonder een van deze onderdelen kan er geen elektriciteit worden geproduceerd. Elk onderdeel heeft zijn eigen rol.

Elk atoom bestaat uit een gelijk aantal protonen (positief) en elektronen (negatief). Sommige materialen (geleiders genoemd) hebben losjes vastgehouden elektronen die van het ene atoom naar het andere kunnen stromen. De elektronenstroom wordt elektriciteit genoemd. Een magneet kan gemakkelijk een stroom van elektronen van het ene atoom naar het andere veroorzaken. Wanneer een magneet dicht bij een draad komt, zorgt de kracht van de magneet ervoor dat elektronen gaan stromen en zo elektriciteit wordt geproduceerd. Binnen een AC-generator draaien een of meer rotors (draadspoelen), in beweging gebracht door een mechanische kracht, in een magnetisch veld.

De mechanische energie wordt gebruikt door een AC-generator om elektriciteit te produceren. Bronnen zoals water, wind of steenkool kunnen worden gebruikt om de rotoren in een generator in beweging te brengen. Het meest eenvoudige type generator wordt in beweging gebracht door een handslinger. Grotere generatoren kunnen in beweging worden gezet door wind- of waterturbines, perslucht of verbrandingsmotoren. Bijvoorbeeld: als een rivier door of nabij een stad stroomt, is de mechanische energiebron de waterstroom.

De magneet is een materiaal dat een magnetisch veld produceert. Het heeft een noord- en een zuidpool en trekt ferromagnetische materialen aan (metalen die aangetrokken worden door de magneet en die gemagnetiseerd kunnen worden zoals ijzer, nikkel of kobalt). In een wisselstroomgenerator creëert een magneet een magnetisch veld tussen de noord- en zuidpool. Wanneer de rotor tussen de noord- en zuidpool van de magneet beweegt, beginnen de elektronen in de spoel te stromen.

De rotor is een draadspoel die in het magnetische veld draait. Het materiaal dat voor de draad wordt gebruikt, moet een goede geleider zijn (gemaakt van atomen met losjes vastgehouden elektronen). Wanneer de draad zich dicht bij de zuidpool bevindt, stromen elektronen de ene kant op en wanneer de draad zich dicht bij de noordpool bevindt, stromen elektronen de andere kant op. Omdat de draad van de noordpool naar de zuidpool van de magneet draait en terug naar de noordpool enzovoort, keert de elektrische stroom constant van richting om.