Sisältö
- AC-generaattorin käyttö
- Muuntajat vähentävät siirtohäviötä
- DC-virtaa generoivia vaihtovirtageneraattoreita kutsutaan dynaamisiksi
- Vaihtovirtageneraattorien vaarat
Saatuaan tietoa sähköstä ja miten se toimii, suurin osa ihmisistä oppii, että sähkövirta virtaa negatiivisesta navasta positiiviseen. Se on totta, tosin vain DC (tasavirta) sähköä, ja DC on vain yksi kahdesta mahdollisuudesta. AC (vaihtovirta) on toinen.
Sen sijaan, että kulkisi yhdestä navasta toiseen, vaihtovirta värähtelee liittimien parin - kuuman ja neutraalin - välillä, muuttuvan suunnan kanssa sen tuottavan generaattorin taajuusominaisuuksilla.
Vaihtovirtageneraattorit toimivat sähkömagneettisen induktion takia, jolloin muuttuva sähkökenttä tuottaa magneettikentän, ja päinvastoin. Vaihtovirtageneraattorissa, jota kutsutaan myös vaihtovirtageneraattoriksi, pyörivä roottori tuottaa virtaa kelassa, ja virran suunta kääntyy roottorin jokaisen puolikierroksen kohdalla. Yksi vaihtovirtageneraattorin pääkäytöistä on sähkön tuottaminen massakäyttöön.
Laturin tärkein etu on, että se toimii a-nimisen laitteen kanssa muuntaja, joka voi sekä lisätä että vähentää jännitettä. Tästä syystä vaihtovirtageneraattorit käyttävät suurta osaa maailman sähköverkosta, ainakin toistaiseksi.
AC-generaattorin käyttö
AC-generaattorin periaate on yksinkertainen. Ulkoinen energialähde, kuten liikkuva vesi tai höyry, joka syntyy fossiilisten polttoaineiden palamisen tai hallitun ydinfission avulla, pyörittää roottoria ja kierto tuottaa vaihtovirtaa käämin käämityksessä. Sähkö on periaatteessa käyttövalmis heti, kun liität kelan kuormaan.
Pienet bensiinigeneraattorit voivat syöttää tarpeeksi virtaa kodinkoneiden käyttämiseen, ja suuret vesivoima-, hiili- ja ydinvoimaloissa käytettävät turbiinit voivat käyttää kokonaisia kaupunkeja. Laajamittaisessa sähköntuotannossa vaihtovirtatuotannolla on selvä etu tasavirtaan verrattuna.
Muuntajat vähentävät siirtohäviötä
Muuntajaa käyttämällä voit kasvattaa vaihtovirtajännitettä tuhansiin volteihin, mikä tekee maantieteellisestä lähetyksestä pitkän matkan mahdollinen. Käytä käyttökohdassa toista muuntajaa vähentääksesi jännitettä käyttökelpoiselle tasolle. Muuntajat toimivat vain vaihtovirralla, koska ne luottavat myös sähkömagneettiseen induktioon.
Ilman jännitteen kasvua sähkövastuksen ja magneettisen vuodon tehon menetykset tekisivät pitkän matkan sähkönsiirron epäkäytännölliseksi. Jos tasavirtageneraattorit toimittaisivat sähköverkon, voimalaitoksia olisi oltava enemmän, ja kukin asema pystyisi toimittamaan vain rajoitetun alueen. Maisema täytettäisiin minivoimaloilla nykyisten suurten keskitettyjen asemien sijasta.
DC-virtaa generoivia vaihtovirtageneraattoreita kutsutaan dynaamisiksi
On mahdollista tuottaa vaihtovirta generaattorilla kytkemällä kommutaattori roottoriin, mikä estää virran muuttumisen suunnasta roottorin pyöriessä. Tämä muuttaa laturin a: ksi dynamo, ja yksi dynon eduista on, että voit käyttää sitä akun lataamiseen.
Lisääntynyt hyötysuhde on generaattorin tärkeä etu dynaamiseen verrattuna, joten dynaamioita käytetään yleensä taaksepäin moottorina akkukäyttöisille leluille ja sähkötyökaluille eikä akkujen lataamiseen autoissa.
Vaihtovirtageneraattorien vaarat
Vaihtovirran tuottaminen laturilla ei ole luonnostaan vaarallisempaa kuin akun käyttäminen, mutta kun suuren mittakaavan vaihtogeneraattorin jännite kasvatetaan useisiin tuhansiin volteihin, siitä tulee erittäin vaarallinen. Thomas Edison teki kuuluisan huomautuksen siitä, että kuluneet eläimet saivat sähköiskua pyrkiessään vakuuttamaan sijoittajat tukemaan tasavirtakehityksen kehitystä. Vaihtovirtageneraattorit ja muuntajat on eristettävä voimakkaasti, jotta ne olisivat turvallisia.
Sähkön virtaus generaattori- ja muuntajakelojen läpi tuottaa resistiivistä lämpöä, ja tämä aiheuttaa uuden ongelman. Jos lämpö muuttuu äärimmäiseksi esimerkiksi vahingossa tapahtuvan virtavirtauksen aikana, muuntaja tai generaattorikäämi voi palaa tai kuumentua riittävän vaurioittaaksesi sähköeristystä tai sytyttäen tulipalon. Tämän tyyppisiä onnettomuuksia tapahtuu ajoittain, ja se on mahdollinen syy tulipaloihin.