Enheter som kjører med elektrisk strøm (telefoner, datamaskiner, oppvaskmaskiner og kaffemaskiner) brukes daglig og gjør livet vårt enklere. Elektrisitet føres hjem til oss ved bruk av elektriske generatorer. De moderne elektriske generatorene fungerer på samme grunnlag som generatoren oppfunnet av Michael Faraday i 1831. Mest brukte generatorer er vekselstrømsgeneratorer (alternativstrøm), som er de daglige kraftgeneratorene.
Definisjon
En elektrisk generator er en enhet som konverterer mekanisk energi til elektrisk energi. Loven som styrer det er "elektromagnetisk induksjon" -prinsippet oppfunnet av Faraday. Prinsippet sier at et skiftende magnetfelt forårsaker en spenning i en leder. Det finnes to typer elektriske generatorer: AC- og DC-generatorer (likestrøm). AC-generatoren produserer strøm som kontinuerlig reverserer retning, og DC-generatoren produserer strøm som bare flyter i en retning.
Deler
De grunnleggende delene av en vekselstrømsgenerator er den mekaniske kraften, magneter og en eller flere rotorer. Uten noen av disse delene kan ikke elektrisitet produseres. Hver del har sin egen rolle.
Hvordan det fungerer
Hvert atom består av et like antall protoner (positive) og elektroner (negative). Noen materialer (kalt ledere) har løst holdt elektroner som kan strømme fra det ene atom til det andre. Elektronstrømmen kalles elektrisitet. En magnet kan lett føre til en strøm av elektroner fra det ene atom til det andre. Når en magnet nærmer seg en ledning, får magnetens kraft elektroner til å strømme og produserer dermed elektrisitet. Inne i en vekselstrømsgenerator roterer en eller flere rotorer (trådspoler) i en mekanisk kraft, og roterer i et magnetfelt.
Mekanisk energi
Den mekaniske energien brukes av en vekselstrømsgenerator for å produsere elektrisitet. Kilder som vann, vind eller kull kan brukes til å sette rotorene i gang i en generator. Den enkleste typen generator blir satt i bevegelse med en håndsveiv. Større generatorer kan settes i gang av vind- eller vannturbiner, trykkluft eller forbrenningsmotorer. For eksempel: Hvis en elv renner gjennom eller i nærheten av en by, er den mekaniske energikilden vannstrømmen.
Magnet
Magneten er et materiale som produserer magnetfelt. Den har en nord- og en sydpol og tiltrekker seg ferromagnetiske materialer (metaller som tiltrekkes av magneten og som kan magnetiseres som jern, nikkel eller kobolt). Inne i en vekselstrømsgenerator skaper en magnet et magnetfelt mellom nord- og sørpolen. Når rotoren beveger seg mellom magnetens nord- og sørpol, begynner elektronene i spolen å strømme.
Rotor
Rotoren er en trådspole som spinner inne i magnetfeltet. Materialet som brukes til ledningen må være en god leder (laget av atomer med løst holdt elektroner). Når ledningen er nær sørpolen, strømmer elektroner en vei, og når den er nær nordpolen, strømmer elektroner den andre veien. Fordi ledningen spinner fra nordpolen til sørpolen til magneten og tilbake til nordpolen og så videre, reverserer den elektriske strømmen retningen hele tiden.