Wechselstromgeneratoren sind elektromechanische Maschinen, die durch Drehen eines Rotors in einem Magnetfeld Wechselstrom erzeugen. Sie verwenden den Ausgang eines Wechselstromgenerators, wenn Sie ein Licht einschalten oder Ihr Auto starten. Die AC-Generatoren des Energieversorgers, die Ihr Haus antreiben, befinden sich am großen Ende des Größenbereichs. Die Lichtmaschine in Ihrem Fahrzeug befindet sich am kleinen Ende.
Geschichte
Im Jahr 1831 entdeckte Michael Faraday, dass er durch Drehen einer Schleife aus Kupferdraht zwischen den Polen eines Permanentmagneten einen elektrischen Wechselstrom erzeugen konnte (Referenzen 1). Faradays Entdeckung der elektromagnetischen Induktion führte zu Entwicklungen und Verfeinerungen heutiger Wechselstromgeneratoren.
Operation
Wechselstromgeneratoren erzeugen Elektrizität durch die Drehung eines Ankers in einem elektromagnetischen Feld. Das Magnetfeld wird durch Permanentmagnete oder einen Gleichstromkreis in den Statorwicklungen erzeugt. Spannung, Stromfluss und Frequenz des Stroms werden durch die Stärke des Magnetfelds, die Wicklungen im Rotor, die Pole im Stator und die Drehzahl der Welle gesteuert (Literatur 2). Ein kleiner Standby-Generator kann beispielsweise 30 Ampere bei 120 Volt Wechselstrom und 60 Zyklen pro Sekunde (Hertz) erzeugen. 60 Hertz ist die Standardfrequenz in den Vereinigten Staaten. Reisende nach Europa finden andere Frequenzen.
Mechanische Kraft
Die Lichtmaschine in Ihrem Fahrzeug wird vom Motor angetrieben. Strom für Ihr Haus wird in den meisten Fällen durch Dampf-, Wasser- oder Gasturbinen erzeugt. Dampf entsteht bei der Verbrennung von Kohle, Öl oder Erdgas oder bei radioaktiver Zersetzung im Falle von Kernenergie aus Wärme. Wasserkraft wird durch die Energie von Wasser erzeugt, das sich in einem Damm befindet. Gasturbinen verwenden die Produkte der Erdgas- oder Ölverbrennung direkt zum Drehen einer Turbine. Windenergie wird ebenso wie Verbrennungsmotoren zum Antrieb von Generatoren verwendet. Diese Motoren verwenden Benzin, Dieselkraftstoff, Propan oder Erdgas als Kraftstoff. Einige Wechselstromgeneratoren werden sogar von Gleichstrommotoren (Gleichstrom) in einem Motorgeneratorsatz angetrieben (Referenzen 3).
Kleine Anwendungen
Wechselstromgeneratoren in Größen von drei bis 2.000 Kilowatt, die mit Motoren betrieben werden, die mit Kohlenwasserstoffkraftstoffen betrieben werden, werden für tragbare Generatoren für Bauprojekte verwendet, als Standby-Einheiten, um Gebäude vor Stromausfällen zu schützen, als einzige Energiequelle an entlegenen Standorten und zur Begrenzung der Leistung Verwendung in Versorgungssystemen, für die oberhalb einer bestimmten Menge ein Aufpreis berechnet wird (Referenzen 4).
Große Anwendungen
Größere Wechselstromgeneratoren werden für die gleichen Zwecke wie die kleineren verwendet, sie haben jedoch auch andere Anwendungen wie bei der Öl- und Gasförderung, Bergbaumaschinen, Schienen- und Seetransport. Häufig sind diese Generatoren mit einem Motor oder einer Turbine gepackt, um als Motorgeneratorsatz verwendet zu werden. Diese Anwendungen erfordern 200 Kilowatt bis 18 Megawatt. Sie können einen erheblichen Teil der elektrischen Energie eines Gebäudes liefern, wenn sie einen Großteil der Energie in einem Computer oder einer Telekommunikationseinrichtung ersetzen (Referenzen 5).
