Obtenció d'un corrent elèctric altern
El corrent altern, en el sentit tradicional, és el corrent que s'obté a partir d'una tensió alterna, harmònicament variable (sinusoïdal). La tensió alterna es genera a la central elèctrica i està constantment present a totes les preses de la paret.
El corrent altern també s'utilitza per transmetre electricitat a llargues distàncies perquè la tensió alterna augmenta fàcilment. utilitzant un transformador, i per tant l'energia elèctrica es pot transmetre a una distància amb pèrdues mínimes i després es pot reduir amb l'ajuda d'un transformador a un valor acceptable per a una xarxa domèstica.
Es genera una tensió alterna (i, per tant, corrent). a la central elèctricaon els accionaments de CA dels generadors industrials són accionats per turbines accionades per vapor d'alta pressió. El vapor es produeix a partir d'aigua que s'escalfa amb força per la calor generada per una reacció nuclear o per la crema de combustibles fòssils, segons el tipus de central elèctrica. En qualsevol cas, la rotació de l'alternador és la causa de la formació de tensió i corrent alterns.
Per respondre a la pregunta de com es forma el generador corrent altern, n'hi ha prou de considerar un model elemental format per un tros de filferro i un imant, recordant alhora Força de Lorentz i llei de la inducció electromagnètica... Diguem que hi ha un cable de 10 cm de llarg estirat a la taula, i a la nostra mà hi ha un fort imant de neodimi, la mida del qual és una mica més petita que el cable. Col·loquem un galvanòmetre o un voltímetre sensible als extrems del cable.
Portem l'imant amb un dels pols a prop del cable, a una distància inferior a 1 cm, i estirem ràpidament l'imant sobre el cable a través d'ell d'esquerra a dreta; creuarem el cable amb el camp magnètic de l'imant. . L'agulla del galvanòmetre es desviarà de sobte en una direcció determinada, i després tornarà a la seva posició original.
Gireu l'imant amb l'altre pol cap al cable. I de nou, movent la mà d'esquerra a dreta, creueu ràpidament el cable experimental amb un camp magnètic. L'agulla del galvanòmetre va girar bruscament en l'altra direcció i després va tornar a la seva posició original. En lloc d'invertir l'imant, primer podeu moure's d'esquerra a dreta i després de dreta a esquerra, l'efecte de canviar la direcció del corrent generat serà el mateix.
L'experiment va demostrar que per obtenir una tensió alterna, hem de moure l'imant a través del cable cap a la dreta i l'esquerra, o bé creuar el cable amb pols magnètics alterns. Al generador a la central elèctrica (i en tots els alternadors tradicionals) s'aplica la segona opció.
El principi de funcionament del generador: obtenció de força electromotriu alterna (tensió)
Tensió sinusoïdal de CA
Un alternador en una central elèctrica està format per un rotor i un estator.L'energia mecànica de la turbina giratòria es transmet al rotor. El camp magnètic del rotor es concentra a les seves parts polars i es crea ja sigui per imants permanents connectats o per un corrent de tensió constant que flueix al bobinat de coure del rotor.
Normalment, el bobinat de l'estator consta de tres bobinatges separats disposats entre si, donant lloc a una tensió i corrent alterns en cadascun dels tres bobinatges, per tant, cadascun dels tres bobinatges de l'estator és una font de tensió alterna, i els valors instantanis de les tensions es desplacen en fase entre si en 120 graus. Això s'anomena corrent altern trifàsic.
Obtenció de tensió i corrent alterna trifàsica
El rotor d'un generador amb dos pols magnètics, que gira a 3000 rpm, dóna 50 encreuaments de cada fase del bobinatge de l'estator per segon. I com que hi ha un punt zero entre els pols magnètics, és a dir, el lloc on la inducció del camp magnètic és zero, aleshores amb cada rotació completa del rotor, la tensió induïda a la bobina passa per zero i després canvia de polaritat. Com a resultat, la tensió de sortida té forma sinusoïdal i freqüència 50 Hz.
Quan es connecta una font de tensió CA a una càrrega, es produeix un corrent CA al circuit. La tensió i el corrent màxim admissible de l'estator són com més alts, més fort és el camp magnètic del rotor, és a dir. com més gran sigui el corrent que circula pels bobinats del rotor. En els generadors síncrons amb excitació externa, la tensió i el corrent als bobinatges del rotor són creats per un sistema d'excitació de tiristor o un excitador: un petit generador a l'eix del generador principal.
Vegeu també:
Característiques principals (paràmetres) del corrent altern
Generació i transmissió de corrent elèctric altern
Com funcionen els generadors de CC i CA?