Når de blir introdusert for elektrisitet og hvordan den fungerer, lærer de fleste at elektrisk strøm strømmer fra en negativ pol til en positiv. Det er faktisk sant, men bare for likestrøm (likestrøm), og likestrøm er bare en av to muligheter. AC (vekselstrøm) er den andre.
I stedet for å reise fra den ene polen til den andre, svinger vekselstrømmen mellom et par terminaler - den varm og nøytral - skiftende retning med en frekvenskarakteristikk for generatoren som produserer den.
AC-generatorer fungerer på grunn av elektromagnetisk induksjon, hvorved et skiftende elektrisk felt produserer et magnetfelt, og omvendt. I en vekselstrømsgenerator, også kjent som en generator, genererer en roterende rotor strøm i en spole, og strømretningen snur med hver halv omdreining av rotoren. En av de viktigste bruksområdene til en vekselstrømsgenerator er å produsere strøm til masseforbruk.
En viktig fordel med en generator er at den fungerer med en enhet som kalles a transformator, som både kan øke og redusere spenningen. Dette er grunnen til at vekselstrømsgeneratorer driver mesteparten av verdens strømnett, i hvert fall foreløpig.
Bruk av en vekselstrømsgenerator
Prinsippet bak en vekselstrømsgenerator er enkelt. En ekstern energikilde, for eksempel bevegelig vann eller damp produsert av forbrenning av fossilt brensel eller kontrollert kjernefisjon, spinner en rotor og rotasjonen genererer vekselstrøm i en spolevikling. Strømmen er i utgangspunktet klar til bruk så snart du kobler spolen til en last.
Små bensingeneratorer kan levere nok strøm til å kjøre husholdningsapparater, og store vannkraft-, kulldrevne og atomdrevne turbiner kan drive hele byer. Når det gjelder storskala strømproduksjon, har vekselstrømproduksjon en klar fordel i forhold til likestrøm.
Transformatorer Reduserer tap av overføring
Ved å bruke en transformator kan du øke spenningen på vekselstrøm til mange tusen volt, noe som gjør langdistanseoverføring langs kraftledninger mulig. På bruksstedet bruker du en annen transformator for å redusere spenningen til et brukbart nivå. Transformatorer fungerer bare med vekselstrøm, fordi de også er avhengige av elektromagnetisk induksjon.
Uten økningen i spenning, ville strømtap til elektrisk motstand og magnetisk lekkasje gjøre langdistanse kraftoverføring upraktisk. Hvis likestrømsgeneratorer leverte strømnettet, måtte det være flere kraftstasjoner, og hver stasjon ville bare kunne levere et begrenset område. Landskapet ville være oversådd med minikraftverkstasjoner i stedet for de store sentraliserte stasjonene som eksisterer i dag.
Generatorer som genererer likestrøm kalles Dynamos
Det er mulig å generere vekselstrøm med en generator ved å feste en kommutator til rotoren, noe som forhindrer at strømmen endrer retning når rotoren spinner. Dette gjør generatoren til en dynamo, og en av fordelene med en dynamo er at du kan bruke den til å lade et batteri.
Økt effektivitet er en viktig fordel med en dynamo fremfor en dynamo, så dynamoer er det brukes vanligvis i revers som motorer for batteridrevne leker og elektroverktøy og ikke for å lade batterier i biler.
Farene ved vekselstrømsgeneratorer
Å generere vekselstrøm med en generator er iboende ikke farligere enn å bruke et batteri, men når spenningen til en storskala vekselstrømgenerator trappes opp til flere tusen volt, blir den ekstremt farlig. Thomas Edison gjorde kjent dette poenget ved å få løsdyr elektrokutert i et forsøk på å overbevise investorer om å støtte DC-kraftutvikling. AC-generatorer og transformatorer må være tungt isolert for å gjøre dem trygge.
Strømmen av strøm gjennom generator- og transformatorspoler produserer resistiv varme, og dette skaper et annet problem. Hvis varmen blir ekstrem under for eksempel en utilsiktet overspenning, kan en transformator eller generatorbatteri brenne ut eller bli varm nok til å skade den elektriske isolasjonen eller starte en brann. Denne typen ulykker forekommer fra tid til annen, og det er en potensiell årsak til brann.
