Знакомясь с электричеством и принципами его работы, большинство людей узнают, что электрический ток течет от отрицательного полюса к положительному. Однако на самом деле это верно только для электричества постоянного тока (постоянного тока), и постоянный ток - лишь одна из двух возможностей. Другой - переменный ток.
Вместо того, чтобы перемещаться от одного полюса к другому, переменный ток колеблется между парой клемм - горячее и нейтральное - изменение направления с частотной характеристикой генератора, вырабатывающего Это.
Генераторы переменного тока работают за счет электромагнитной индукции, при которой изменяющееся электрическое поле создает магнитное поле, и наоборот. В генераторе переменного тока, также известном как генератор переменного тока, вращающийся ротор генерирует ток в катушке, и направление тока меняется на противоположное с каждым полувитком ротора. Одно из основных применений генератора переменного тока - производство электроэнергии для массового потребления.
Ключевым преимуществом генератора переменного тока является то, что он работает с устройством, называемым
трансформатор, который может как увеличивать, так и уменьшать напряжение. Это причина, по которой генераторы переменного тока питают большую часть мировой электросети, по крайней мере, на данный момент.Использование генератора переменного тока
Принцип работы генератора переменного тока прост. Внешний источник энергии, такой как движущаяся вода или пар, образующийся при сгорании ископаемого топлива или контролируемом ядерном делении, вращает ротор, и это вращение генерирует переменный ток в обмотке катушки. Электричество в основном готово к использованию, как только вы подключаете катушку к нагрузке.
Небольшие бензиновые генераторы могут обеспечивать мощность, достаточную для работы бытовой техники, а большие гидроэлектростанции, угольные и атомные турбины могут снабжать энергией целые города. Когда дело доходит до крупномасштабного производства электроэнергии, генерация переменного тока имеет явное преимущество перед постоянным током.
Трансформаторы уменьшают потери при передаче
Используя трансформатор, вы можете увеличить напряжение переменного тока до многих тысяч вольт, сделав возможной передачу на большие расстояния по линиям электропередачи. В момент использования вы используете другой трансформатор, чтобы снизить напряжение до приемлемого уровня. Трансформаторы работают только с переменным током, потому что они также зависят от электромагнитной индукции.
Без повышения напряжения потеря мощности из-за электрического сопротивления и утечки магнитного поля сделали бы передачу энергии на большие расстояния непрактичной. Если бы генераторы постоянного тока снабжали электрическую сеть, должно было бы быть больше электростанций, и каждая станция могла бы обеспечивать электроэнергию только ограниченную площадь. Пейзаж будет усеян мини-электростанциями вместо существующих сегодня крупных централизованных станций.
Генераторы, вырабатывающие постоянный ток, называются динамо.
Можно генерировать мощность переменного тока с помощью генератора переменного тока, прикрепив к ротору коммутатор, который предотвращает изменение направления тока при вращении ротора. Это превращает генератор в динамо, и одним из преимуществ динамо-машины является то, что вы можете использовать ее для зарядки аккумулятора.
Повышенная эффективность - одно из важных преимуществ генератора переменного тока перед динамо-машиной, поэтому динамо-машины обычно используется в обратном направлении как двигатели для игрушек с батарейным питанием и электроинструментов, а не для зарядки батарей в автомобили.
Опасности генераторов переменного тока
Генерация переменного тока с помощью генератора по своей сути не более опасна, чем использование батареи, но когда напряжение крупногабаритного генератора переменного тока повышается до нескольких тысяч вольт, становится чрезвычайно опасно. Томас Эдисон, как известно, заявил об этом, убив бродячих животных электрическим током, чтобы убедить инвесторов поддержать развитие постоянного тока. Генераторы и трансформаторы переменного тока должны быть надежно изолированы, чтобы сделать их безопасными.
При прохождении электричества через катушки генератора и трансформатора выделяется резистивное тепло, и это создает еще одну проблему. Если нагрев становится слишком сильным, например, во время случайного скачка напряжения, трансформатор или катушка генератора могут перегореть или стать достаточно горячими, чтобы повредить электрическую изоляцию или вызвать пожар. Подобные аварии время от времени происходят и являются потенциальной причиной лесных пожаров.
