AC vs. DC-generaattori
Käyttämällämme sähköllä on kaksi muotoa, toinen on vuorotteleva ja toinen suora (ei muutosta ajan myötä). Kotimme virtalähteessä on vaihtovirta ja jännitteet, mutta auton virtalähteessä on muuttumattomat virrat ja jännitteet. Molemmilla muodoilla on omat käyttötarkoituksensa, ja menetelmä molempien tuottamiseksi on sama, nimittäin sähkömagneettinen induktio. Virran tuottamiseen käytetyt laitteet tunnetaan generaattoreina, ja tasavirta- ja vaihtovirtageneraattorit vaihtelevat toisistaan, ei toimintaperiaatteen vaan mekanismin perusteella, jota ne käyttävät generoidun virran siirtämiseen ulkoiseen piiriin.
Lisätietoja vaihtovirtageneraattoreista
Generaattoreissa on kaksi käämikomponenttia, yksi on ankkuri, joka tuottaa sähköä sähkömagneettisen induktion kautta, ja toinen on kenttäkomponentti, joka luo staattisen magneettikentän. Kun ankkuri liikkuu suhteessa kenttään, virta syntyy sen ympärillä tapahtuvan vuonmuutoksen vuoksi. Virta tunnetaan indusoituna virtana ja sitä käyttävä jännite tunnetaan sähkömoottorina. Tätä prosessia varten tarvittava toistuva suhteellinen liike saadaan pyörittämällä yhtä komponenttia suhteessa toiseen. Pyörivää osaa kutsutaan roottoriksi ja paikallaan olevaa osaa staattoriksi. Joko ankkuri tai kenttä voi toimia roottorina, mutta suurimmaksi osaksi kenttäkomponenttia käytetään suurjännitesähköntuotannossa, ja toisesta komponentista tulee staattori.
Virtaus vaihtelee roottorin ja staattorin suhteellisen sijainnin mukaan, jossa ankkuriin kiinnitetty magneettivuo vaihtelee vähitellen ja muuttaa napaisuutta; tämä prosessi toistetaan pyörimisen takia. Siksi lähtövirta muuttaa myös napaisuuden negatiivisesta positiiviseksi ja taas negatiiviseksi, ja tuloksena oleva aaltomuoto on sinimuotoinen aaltomuoto. Tämän toistuvan muutoksen vuoksi lähdön napaisuudessa syntyvää virtaa kutsutaan vaihtovirraksi.
Vaihtovirtageneraattoreita käytetään laajalti sähköntuotantoon, ja ne muuttavat jonkin lähteen toimittaman mekaanisen energian sähköenergiaksi.
Lisätietoja DC-generaattoreista
Pieni muutos ankkurin koskettimien kokoonpanossa sallii lähdön, joka ei muuta napaisuutta. Tällainen generaattori tunnetaan DC-generaattorina. Kommutaattori on lisäkomponentti, joka lisätään ankkurikontakteihin.
Generaattorin lähtöjännitteestä tulee sinimuotoinen aaltomuoto johtuen kentän polariteettien toistuvasta muutoksesta ankkuriin nähden. Kommutaattori sallii ankkurin koskettimien vaihdon ulkoiseen piiriin. Harjat on kiinnitetty ankkurin koskettimiin ja liukurenkaita käytetään pitämään sähköliitäntä ankkurin ja ulkoisen piirin välillä. Kun ankkurivirran napaisuus muuttuu, sitä vastakkain muutetaan kosketusta toisen liukurenkaan kanssa, jolloin virta virtaa samaan suuntaan.
Siksi ulkoisen piirin läpi kulkeva virta on virta, joka ei muuta napaisuutta ajan myötä, joten nimi tasavirta. Nykyinen vaihtelee kuitenkin aikaa ja sitä pidetään pulsseina. Tämän pulssiefektin torjumiseksi on tehtävä jännite ja virtasäätö.
Mitä eroa on AC- ja DC-generaattoreilla?
• Molemmat generaattorityypit toimivat samalla fyysisellä periaatteella, mutta tapa, jolla virtaa tuottava komponentti kytketään ulkoiseen piiriin, muuttaa virran kulkua piirin läpi.
• Vaihtovirtageneraattoreilla ei ole kommutaattoreita, mutta tasavirtageneraattoreilla on ne torjuakseen polariteetin muutoksen vaikutukset.
• Vaihtovirtageneraattoreita käytetään tuottamaan erittäin korkeita jännitteitä, kun taas tasavirtageneraattoreita käytetään suhteellisen alhaisempien jännitteiden tuottamiseen.
