Περιεχόμενο
- Χρήσεις γεννήτριας εναλλασσόμενου ρεύματος
- Οι μετασχηματιστές μειώνουν την απώλεια μετάδοσης
- Οι εναλλακτήρες που παράγουν ρεύμα συνεχούς ρεύματος ονομάζονται Δυναμίες
- Οι κίνδυνοι των γεννητριών εναλλασσόμενου ρεύματος
Όταν εισάγεται στην ηλεκτρική ενέργεια και πώς λειτουργεί, οι περισσότεροι άνθρωποι μαθαίνουν ότι το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει από έναν αρνητικό πόλο σε ένα θετικό. Αυτό ισχύει στην πραγματικότητα μόνο για ηλεκτρισμό DC (συνεχούς ρεύματος), και το DC είναι μόνο μία από τις δύο δυνατότητες. AC (εναλλασσόμενο ρεύμα) είναι το άλλο.
Αντί να ταξιδεύει από τον ένα πόλο στον άλλο, το ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος κυμαίνεται μεταξύ ενός ζεύγους ακροδεκτών - της καυτής και της ουδέτερης - αλλαγής κατεύθυνσης με χαρακτηριστικό συχνότητας της γεννήτριας που την παράγει.
Οι γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος λειτουργούν λόγω ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, όπου ένα μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο παράγει ένα μαγνητικό πεδίο και αντίστροφα. Σε γεννήτρια εναλλασσομένου ρεύματος, επίσης γνωστή ως εναλλάκτη, ένας περιστρεφόμενος ρότορας παράγει ρεύμα σε ένα πηνίο και η κατεύθυνση του ρεύματος αναστρέφεται με κάθε μισή στροφή του δρομέα. Μία από τις κύριες χρήσεις μιας γεννήτριας AC είναι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για μαζική κατανάλωση.
Ένα βασικό πλεονέκτημα ενός εναλλάκτη είναι ότι λειτουργεί με μια συσκευή που ονομάζεται a μετασχηματιστής, η οποία μπορεί να αυξήσει και να μειώσει την τάση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος τροφοδοτούν το μεγαλύτερο μέρος του παγκόσμιου δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας, τουλάχιστον για τώρα.
Χρήσεις γεννήτριας εναλλασσόμενου ρεύματος
Η αρχή πίσω από μια γεννήτρια AC είναι απλή. Μία εξωτερική πηγή ενέργειας, όπως η μετακίνηση νερού ή ατμού που παράγεται από καύση ορυκτών καυσίμων ή ελεγχόμενη πυρηνική σχάση, περιστρέφει έναν δρομέα και η περιστροφή δημιουργεί ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος σε περιέλιξη πηνίου. Ο ηλεκτρισμός είναι βασικά έτοιμος για χρήση μόλις συνδέσετε το πηνίο σε φορτίο.
Οι μικρές γεννήτριες βενζίνης μπορούν να παράσχουν αρκετή ισχύ για να λειτουργούν οικιακές συσκευές, ενώ μεγάλοι υδροηλεκτρικοί, άνθρακες και πυρηνικοί ανεμογεννήτριες μπορούν να τροφοδοτήσουν ολόκληρες πόλεις. Όσον αφορά την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μεγάλης κλίμακας, η παραγωγή εναλλασσόμενου ρεύματος έχει ένα ξεχωριστό πλεονέκτημα έναντι του DC.
Οι μετασχηματιστές μειώνουν την απώλεια μετάδοσης
Χρησιμοποιώντας ένα μετασχηματιστή, μπορείτε να αυξήσετε την τάση του ρεύματος εναλλασσόμενου ρεύματος σε πολλές χιλιάδες volts, καθιστώντας εφικτή τη μετάδοση μεγάλων αποστάσεων κατά μήκος των γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Στο σημείο χρήσης, χρησιμοποιείτε άλλο μετασχηματιστή για να μειώσετε την τάση σε ένα χρησιμοποιήσιμο επίπεδο. Οι μετασχηματιστές λειτουργούν μόνο με εναλλασσόμενο ρεύμα, επειδή βασίζονται επίσης στην ηλεκτρομαγνητική επαγωγή.
Χωρίς την αύξηση της τάσης, η απώλεια ισχύος στην ηλεκτρική αντίσταση και η μαγνητική διαρροή θα κατέστησαν τη μετάδοση ισχύος σε μεγάλη απόσταση μη πρακτική. Εάν οι γεννήτριες ισχύος DC τροφοδοτούσαν το ηλεκτρικό δίκτυο, θα έπρεπε να υπάρχουν περισσότεροι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής και κάθε σταθμός θα ήταν σε θέση να παρέχει μόνο μια περιορισμένη περιοχή. Το τοπίο θα ήταν διακεκομμένο με σταθμούς παραγωγής μίνι-ηλεκτρικής ενέργειας αντί των μεγάλων κεντρικών σταθμών που υπάρχουν σήμερα.
Οι εναλλακτήρες που παράγουν ρεύμα συνεχούς ρεύματος ονομάζονται Δυναμίες
Είναι δυνατή η παραγωγή εναλλασσομένου ρεύματος εναλλασσόμενου ρεύματος συνδέοντας έναν μετατροπέα στον ρότορα, ο οποίος εμποδίζει το ρεύμα να αλλάζει κατεύθυνση καθώς περιστρέφεται ο ρότορας. Αυτό μετατρέπει τον εναλλάκτη σε a δυναμό, και ένα από τα πλεονεκτήματα ενός δυναμό είναι ότι μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε για να φορτίσετε μια μπαταρία.
Η αυξημένη απόδοση είναι ένα σημαντικό πλεονέκτημα ενός εναλλάκτη σε ένα δυναμό, οπότε οι δυναμοί χρησιμοποιούνται συνήθως σε αντίστροφη μορφή ως κινητήρες για παιχνίδια με μπαταρίες και ηλεκτρικά εργαλεία και για να μην φορτίζουν μπαταρίες σε αυτοκίνητα.
Οι κίνδυνοι των γεννητριών εναλλασσόμενου ρεύματος
Η παραγωγή εναλλασσόμενου ρεύματος εναλλασσόμενου ρεύματος δεν είναι εγγενώς πιο επικίνδυνη από τη χρήση μιας μπαταρίας, αλλά όταν η τάση γεννήτριας εναλλασσόμενου ρεύματος αυξάνεται σε αρκετές χιλιάδες βολτ, γίνεται εξαιρετικά επικίνδυνη. Ο Τόμας Έντισον έκανε το σημείο αυτό με το να έχει αδέσποτα ζώα ηλεκτροπληξία σε μια προσπάθεια να πείσει τους επενδυτές να στηρίξουν την ανάπτυξη ισχύος DC. Οι γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος και οι μετασχηματιστές πρέπει να είναι πολύ μονωμένοι ώστε να είναι ασφαλείς.
Η ροή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω της γεννήτριας και των πηνίων μετασχηματιστών παράγει θερμική αντίσταση, και αυτό δημιουργεί ένα άλλο πρόβλημα. Αν η θερμότητα γίνει ακραία κατά τη διάρκεια, για παράδειγμα, μιας τυχαίας υπερτάσεως, ένας μετασχηματιστής ή πηνίο γεννήτριας μπορεί να καεί ή να πάρει αρκετά ζεστό ώστε να βλάψει την ηλεκτρική μόνωση ή να ξεκινήσει μια πυρκαγιά. Αυτός ο τύπος ατυχήματος συμβαίνει κατά διαστήματα και αποτελεί πιθανή αιτία πυρκαγιών.