När de introduceras till el och hur det fungerar lär sig de flesta att elektrisk ström flyter från en negativ pol till en positiv. Det är faktiskt sant, dock endast för likström (likström), och likström är bara en av två möjligheter. AC (växelström) är den andra.
Istället för att resa från en pol till den andra, växlar växelströmmen mellan ett par terminaler - het och den neutrala - förändrade riktningen med en frekvensegenskap hos generatorn som producerar Det.
Växelströmsgeneratorer fungerar på grund av elektromagnetisk induktion, varigenom ett förändrat elektriskt fält producerar ett magnetfält, och vice versa. I en växelströmsgenerator, även känd som en generator, genererar en roterande rotor ström i en spole, och strömriktningen vänder med varje rotorns halvvarv. En av de viktigaste användningarna av en växelströmsgenerator är att producera el för massförbrukning.
En viktig fördel med en generator är att den fungerar med en enhet som kallas a transformator, som både kan öka och minska spänningen. Detta är anledningen till att AC-generatorer driver huvuddelen av världens elnät, åtminstone för tillfället.
Användning av en växelströmsgenerator
Principen bakom en växelströmsgenerator är enkel. En extern energikälla, såsom rörligt vatten eller ånga producerad av förbränning av fossila bränslen eller kontrollerad kärnklyvning, snurrar en rotor och rotationen genererar växelström i en spollindning. Elen är i princip klar att användas så snart du ansluter spolen till en last.
Små bensingeneratorer kan leverera tillräckligt med kraft för att driva hushållsapparater, och stora vattenkraft-, koldrivna och kärnkraftsdrivna turbiner kan driva hela städer. När det gäller storskalig elproduktion har växelströmsproduktion en tydlig fördel jämfört med likström.
Transformatorer Minskar överföringsförlust
Genom att använda en transformator kan du öka spänningen på växelströmmen till många tusen volt, vilket gör långdistansöverföring längs kraftledningar möjlig. Vid användningspunkten använder du en annan transformator för att minska spänningen till en användbar nivå. Transformatorer fungerar bara med växelström, eftersom de också är beroende av elektromagnetisk induktion.
Utan spänningsökningen skulle kraftförlust till elektriskt motstånd och magnetläckage göra långdistans kraftöverföring opraktisk. Om likströmsgeneratorer levererade elnätet, måste det finnas fler kraftverk och varje station skulle bara kunna leverera ett begränsat område. Landskapet skulle vara prickat med minikraftverk istället för de stora centralstationer som finns idag.
Generatorer som genererar likström kallas Dynamos
Det är möjligt att generera växelström med en generator genom att ansluta en kommutator till rotorn, vilket förhindrar att strömmen ändras när rotorn snurrar. Detta förvandlar generatorn till en dynamo, och en av fördelarna med en dynamo är att du kan använda den för att ladda ett batteri.
Ökad effektivitet är dock en viktig fördel med en generator gentemot en dynamo, så dynamor är det används vanligtvis omvänd som motorer för batteridrivna leksaker och elverktyg och inte för att ladda batterier bilar.
Farorna med växelströmsgeneratorer
Att generera växelström med en generator är till sin natur inte farligare än att använda ett batteri, men när spänningen i en storskalig växelströmsgenerator trappas upp till flera tusen volt, blir den extremt farlig. Thomas Edison gjorde berömd denna poäng genom att låta ströande djur elektrikera i ett försök att övertyga investerare att stödja likströmsutveckling. AC-generatorer och transformatorer måste vara starkt isolerade för att göra dem säkra.
Flödet av elektricitet genom generator- och transformatorspolar producerar resistiv värme, och detta skapar ett annat problem. Om värmen blir extrem under till exempel en oavsiktlig kraftöverföring, kan en transformator eller generatorspole brinna ut eller bli tillräckligt varm för att skada den elektriska isoleringen eller starta en brand. Denna typ av olycka inträffar då och då, och det är en potentiell orsak till skogsbränder.
