Hvad er en spændingsgenerator?
En spændingsgenerator er en enhed, der konverterer potentiel og kinetisk energi til elektrisk energi. Dette opnås oftest ved at bevæge en leder gennem et magnetfelt for at opbygge spænding. Generatoren fungerer meget på samme måde som en vandpumpe, hvor den elektriske ladning bevæges ind i et eksternt kredsløb, ligesom vand skubbes ind i et rør. Den potentielle og kinetiske energi, der starter processen, kan komme fra en række forskellige kilder, såsom damp eller vind.
Oprindelsen af begrebet spændingsgenerator stammer fra undersøgelserne af en engelsk fysiker ved navn Michael Faraday i 1831. Han viklede spoler af isoleret tråd omkring en jernring. Da han passerede en strøm gennem den ene spiralring, opdagede han, at den anden spole også blev induceret. Ved hjælp af dette koncept konstruerede han en elektromagnetisk roterende enhed. Dette var i det væsentlige den første elektriske motor og fungerede som det modsatte af en spændingsgenerator ved at producere kinetisk energi ved hjælp af elektrisk energi.
I 1832 byggede Hipployte Pixii en elektrisk generator til industrien. Kaldte Dynamo, det konverterede roterende kinetisk energi til elektricitet. Denne tidlige opfindelse var en jævnstrøm (DC) enhed og havde brug for en ekstra del, der ikke findes på moderne spændingsgeneratorer: en kommutator. Kommutatoren var designet til at skifte strøm i Dynamo. Dette hjælper med at distribuere strømmen gennem generatoren til den bedste placering.
En spændingsgenerator består af to forskellige mekaniske dele: en rotor og en stator. Rotoren er den roterende del af generatoren, mens statoren er den stationære del. De elektriske komponenter er forbundet til hvert af disse stykker. Ankeret er den kraftproducerende komponent og kan placeres på enten rotoren eller statoren. En magnetfeltkomponent skal placeres på den modsatte mekaniske del.
Enten kan permanente magneter eller feltspoler bruges på generatoren. Mens magneter skaber deres egen elektriske opladning under processen, skal feltspoler oplades for at producere strøm. Dette opnås ved hjælp af mindre generatorer til at begejstre spolerne. I tilfælde af strømafbrydelse skal disse feltspoler stimuleres igen i en proces, der kaldes en "sort start."
Spændingsgeneratorer er en nødvendig del af den moderne industri. Store kraftværker over hele verden bruger potentiale og kinetisk energi konverteret til elektricitet. Uanset den oprindelige tilstand, den potentielle energi tager, konverteres den i sidste ende ved hjælp af en højspændingsgenerator. Vind, geotermisk, nuklear, olie og kul konverteres alle til en elektrisk ladning.