Keď sa zoznámime s elektrinou a s tým, ako to funguje, väčšina ľudí sa dozvie, že elektrický prúd preteká zo záporného pólu do kladného. To je však v skutočnosti pravda iba pre elektrinu na jednosmerný prúd (DC) a jednosmerný prúd je iba jednou z dvoch možností. AC (striedavý prúd) je druhý.
Namiesto toho, aby cestoval z jedného pólu do druhého, striedavý prúd kmitá medzi dvojicou svoriek - horúci a neutrálny smer zmeny s frekvenčnou charakteristikou generátora, ktorý produkuje to.
Generátory striedavého prúdu pracujú kvôli elektromagnetickej indukcii, pričom meniace sa elektrické pole vytvára magnetické pole a naopak. V generátore striedavého prúdu, ktorý je tiež známy ako alternátor, vytvára rotujúci rotor v cievke prúd a smer prúdu sa obracia s každou otočením rotora. Jedným z hlavných použití generátora striedavého prúdu je výroba elektriny na hromadnú spotrebu.
Kľúčovou výhodou alternátora je, že pracuje so zariadením s názvom a transformátor, ktoré môžu zvyšovať aj znižovať napätie. To je dôvod, prečo generátory striedavého prúdu napájajú väčšinu svetovej elektrickej siete, aspoň zatiaľ.
Použitie generátora striedavého prúdu
Princíp generátora striedavého prúdu je jednoduchý. Vonkajší zdroj energie, ako je napríklad pohybujúca sa voda alebo para vyrobená spaľovaním fosílnych palív alebo riadené jadrové štiepenie, roztočí rotor a rotácia generuje striedavý prúd vo vinutí cievky. Elektrická energia je v podstate pripravená na použitie hneď po pripojení cievky k záťaži.
Malé benzínové generátory môžu dodávať dostatok energie na prevádzku domácich spotrebičov a veľké vodné, uhoľné a jadrové turbíny môžu napájať celé mestá. Pokiaľ ide o výrobu elektrickej energie vo veľkom meradle, výroba striedavého prúdu má oproti DC jednoznačné výhody.
Transformátory znižujú prenosové straty
Použitím transformátora môžete zvýšiť napätie striedavého prúdu na mnoho tisíc voltov, vďaka čomu je možný prenos na veľké vzdialenosti pozdĺž elektrického vedenia. V mieste použitia použijete iný transformátor na zníženie napätia na použiteľnú úroveň. Transformátory pracujú iba so striedavým prúdom, pretože sa tiež spoliehajú na elektromagnetickú indukciu.
Bez zvýšenia napätia by strata energie na elektrický odpor a únik magnetu spôsobili, že prenos energie na veľké vzdialenosti by bol nepraktický. Ak by generátory jednosmerného prúdu dodávali elektrickú sieť, muselo by existovať viac elektrární a každá stanica by bola schopná zásobovať iba obmedzený priestor. Krajina by bola posiata stanicami na výrobu elektrickej energie namiesto veľkých centralizovaných staníc, ktoré dnes existujú.
Alternátory, ktoré generujú jednosmerný prúd, sa nazývajú dynamá
Je možné generovať striedavý prúd pomocou alternátora pripojením komutátora k rotoru, ktorý zabraňuje zmene smeru prúdu pri otáčaní rotora. Toto zmení alternátor na a dynamo, a jednou z výhod dynama je, že ho môžete používať na nabíjanie batérie.
Zvýšená účinnosť je však jednou z dôležitých výhod alternátora oproti dynamu, takže dynamá áno sa zvyčajne používajú opačne ako motory hračiek a elektrického náradia na batériu a nie na nabíjanie batérií automobily.
Nebezpečenstvá generátorov striedavého prúdu
Výroba striedavého prúdu pomocou alternátora nie je vo svojej podstate nič nebezpečnejšie ako používanie batérie, ale keď napätie veľkého generátora striedavého prúdu sa zvýši na niekoľko tisíc voltov, stane sa extrémne nebezpečný. Thomas Edison to urobil slávnym spôsobom tým, že zabil elektrický prúd túlavých zvierat v snahe presvedčiť investorov, aby podporili rozvoj jednosmerného prúdu. Generátory a transformátory striedavého prúdu musia byť husto izolované, aby boli bezpečné.
Tok elektriny cez cievky generátora a transformátora produkuje odporové teplo, čo vytvára ďalší problém. Ak dôjde k extrémnemu zvýšeniu tepla, napríklad pri náhodnom prepätí, transformátorová alebo generátorová cievka môže zhorieť alebo sa dostatočne zahriať, aby nedošlo k poškodeniu elektrickej izolácie alebo k požiaru. Tento typ nehody sa občas stane a je to potenciálna príčina požiarov.