อะไรคือชิ้นส่วนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ?

อุปกรณ์ที่ทำงานโดยใช้พลังงานไฟฟ้า (โทรศัพท์ คอมพิวเตอร์ เครื่องล้างจาน และเครื่องชงกาแฟ) ถูกใช้เป็นประจำทุกวันและทำให้ชีวิตของเราง่ายขึ้น ไฟฟ้ามาถึงบ้านเราด้วยการใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทันสมัยทำงานบนพื้นฐานเดียวกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่คิดค้นโดย Michael Faraday ในปี 1831 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้บ่อยที่สุดคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ (กระแสสลับ) ซึ่งเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้ารายวัน

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า กฎหมายที่ใช้บังคับคือหลักการ "เหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า" ที่ฟาราเดย์คิดค้น หลักการระบุว่าสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าในตัวนำ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีสองประเภท: เครื่องกำเนิดไฟฟ้า AC และ DC (กระแสตรง) เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับสร้างกระแสที่เปลี่ยนทิศทางอย่างต่อเนื่องและเครื่องกำเนิดกระแสตรงจะสร้างกระแสที่ไหลในทิศทางเดียวเท่านั้น

ส่วนประกอบพื้นฐานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับคือกำลังกล แม่เหล็ก และโรเตอร์ตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป หากไม่มีชิ้นส่วนเหล่านี้ ไฟฟ้าก็ไม่สามารถผลิตได้ แต่ละส่วนมีบทบาทของตัวเอง

แต่ละอะตอมประกอบด้วยโปรตอน (บวก) และอิเล็กตรอน (ลบ) จำนวนเท่ากัน วัสดุบางชนิด (เรียกว่าตัวนำ) มีอิเล็กตรอนหลวมซึ่งสามารถไหลจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่งได้ การไหลของอิเล็กตรอนเรียกว่าไฟฟ้า แม่เหล็กสามารถทำให้เกิดการไหลของอิเล็กตรอนจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่งได้อย่างง่ายดาย เมื่อแม่เหล็กเข้าใกล้เส้นลวด แรงของแม่เหล็กจะทำให้อิเล็กตรอนไหลและทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า ภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ โรเตอร์ (ขดลวด) หนึ่งตัวขึ้นไป (ขดลวด) เคลื่อนที่ด้วยแรงทางกล หมุนภายในสนามแม่เหล็ก

พลังงานกลถูกใช้โดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า แหล่งต่างๆ เช่น น้ำ ลม หรือถ่านหิน สามารถใช้ขับเคลื่อนโรเตอร์ภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบธรรมดาที่สุดใช้มือหมุน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่สามารถขับเคลื่อนด้วยกังหันลมหรือกังหันน้ำ อากาศอัด หรือเครื่องยนต์สันดาปภายใน ตัวอย่างเช่น หากแม่น้ำไหลผ่านหรือใกล้เมือง แหล่งพลังงานกลคือกระแสน้ำ

แม่เหล็กเป็นวัสดุที่สร้างสนามแม่เหล็ก มีขั้วเหนือและขั้วใต้และดึงดูดวัสดุที่เป็นแม่เหล็ก (โลหะที่ดึงดูดแม่เหล็กและสามารถทำให้เป็นแม่เหล็กได้ เช่น เหล็ก นิกเกิล หรือโคบอลต์) ภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ แม่เหล็กจะสร้างสนามแม่เหล็กระหว่างขั้วเหนือและขั้วใต้ เมื่อโรเตอร์เคลื่อนที่ระหว่างขั้วเหนือและขั้วใต้ของแม่เหล็ก อิเล็กตรอนในขดลวดจะเริ่มไหล

โรเตอร์เป็นขดลวดที่หมุนอยู่ภายในสนามแม่เหล็ก วัสดุที่ใช้ทำลวดจะต้องเป็นตัวนำที่ดี (ทำจากอะตอมที่มีอิเล็กตรอนแบบหลวม) เมื่อลวดอยู่ใกล้กับขั้วใต้ อิเล็กตรอนจะไหลไปทางหนึ่ง และเมื่ออยู่ใกล้ขั้วเหนือ อิเล็กตรอนจะไหลไปทางอื่น เนื่องจากลวดหมุนจากขั้วเหนือไปยังขั้วใต้ของแม่เหล็กและกลับไปที่ขั้วเหนือเป็นต้น กระแสไฟฟ้าจะกลับทิศทางอย่างต่อเนื่อง