Când sunt introduși în electricitate și cum funcționează, majoritatea oamenilor învață că curentul electric curge de la un pol negativ la unul pozitiv. Acest lucru este adevărat, totuși, numai pentru electricitatea continuă (curent continuu), iar curentul continuu nu este decât una dintre cele două posibilități. AC (curent alternativ) este celălalt.
În loc să călătorească de la un pol la altul, curentul alternativ oscilează între o pereche de terminale - fierbinte și neutru - schimbând direcția cu o frecvență caracteristică a generatorului care produce aceasta.
Generatoarele de curent alternativ funcționează din cauza inducției electromagnetice, prin care un câmp electric în schimbare produce un câmp magnetic și invers. Într-un generator de curent alternativ, cunoscut și sub numele de alternator, un rotor rotativ generează curent într-o bobină, iar direcția curentului se inversează la fiecare jumătate de rotire a rotorului. Una dintre principalele utilizări ale unui generator de curent alternativ este producerea de energie electrică pentru consumul de masă.
Un avantaj cheie al unui alternator este că acesta funcționează cu un dispozitiv numit a transformator, care poate crește și reduce tensiunea. Acesta este motivul pentru care generatoarele de curent alternativ alimentează cea mai mare parte a rețelei electrice mondiale, cel puțin deocamdată.
Utilizările unui generator de curent alternativ
Principiul din spatele unui generator de curent alternativ este simplu. O sursă de energie externă, cum ar fi apa în mișcare sau aburul produs de combustia fosilă sau de fisiunea nucleară controlată, învârte un rotor, iar rotația generează curent alternativ într-o bobină. Electricitatea este practic gata de utilizare imediat ce conectați bobina la o sarcină.
Generatoarele mici de benzină pot furniza suficientă energie pentru a funcționa aparatele de uz casnic, iar cele mari cu turbine hidroelectrice, cu cărbune și nucleare, pot alimenta orașe întregi. Când vine vorba de producția de energie electrică pe scară largă, generarea de curent alternativ are un avantaj distinct față de curentul continuu.
Transformatoarele reduc pierderile de transmisie
Utilizând un transformator, puteți crește tensiunea curentului alternativ la multe mii de volți, făcând posibilă transmisia pe distanțe lungi de-a lungul liniilor electrice. La punctul de utilizare, utilizați un alt transformator pentru a reduce tensiunea la un nivel utilizabil. Transformatoarele funcționează numai cu curent alternativ, deoarece se bazează și pe inducția electromagnetică.
Fără creșterea tensiunii, pierderea puterii la rezistența electrică și scurgerea magnetică ar face imposibilă transmisia puterii la distanță. Dacă generatoarele de curent continuu furnizau rețeaua electrică, ar trebui să existe mai multe centrale electrice și fiecare stație ar putea furniza doar o zonă limitată. Peisajul ar fi presărat cu mini-stații de generare a energiei electrice în loc de stațiile mari centralizate existente în prezent.
Alternatoarele care generează curent continuu se numesc dinamo
Este posibil să se genereze curent alternativ cu un alternator prin atașarea unui comutator la rotor, care împiedică schimbarea direcției curentului pe măsură ce rotorul se rotește. Acest lucru transformă alternatorul într-un dinam, iar unul dintre avantajele unui dinam este că îl puteți folosi pentru a încărca o baterie.
Eficiența crescută este un avantaj important al unui alternator față de o dinamă, totuși, așa sunt și dinamurile utilizat de obicei în sens invers ca motoare pentru jucării și unelte electrice alimentate cu baterii și nu pentru a încărca bateriile automobile.
Pericolele generatoarelor de curent alternativ
Generarea de curent alternativ cu un alternator nu este inerent mai periculoasă decât utilizarea unei baterii, dar atunci când tensiunea unui generator de curent alternativ pe scară largă este mărită la câteva mii de volți, devine extrem de mare riscant. Thomas Edison a făcut cunoscut acest punct prin faptul că animalele fără stăpân au fost electrocutate într-un efort de a-i convinge pe investitori să sprijine dezvoltarea energiei DC. Generatoarele și transformatoarele de curent alternativ trebuie să fie puternic izolate pentru a le face sigure.
Fluxul de electricitate prin bobine de generator și transformator produce căldură rezistivă, iar acest lucru creează o altă problemă. Dacă căldura devine extremă în timpul, de exemplu, unei supratensiuni accidentale de energie, un transformator sau o bobină a generatorului pot arde sau se pot încălzi suficient pentru a deteriora izolația electrică sau a declanșa un incendiu. Acest tip de accident are loc din când în când și este o cauză potențială a incendiilor.
