Hoe werkt een AC-generator en volgens welk principe?
Een wisselstroomgenerator, ook wel dynamo genoemd, werkt volgens het principe van elektromagnetische inductie. Dit principe stelt dat wanneer een geleider (zoals een draadspiraal) door een magnetisch veld beweegt of wanneer er een verandering is in de magnetische flux door een geleider, er een elektromotorische kracht (EMF) in de geleider wordt geïnduceerd. In het geval van een AC-generator wordt een draadspiraal (vaak rond een ijzeren kern gewikkeld) binnen een magnetisch veld geroteerd. Terwijl de spoel draait, snijdt deze door de magnetische veldlijnen, waardoor een wisselstroom (AC) in de draad wordt geïnduceerd volgens de wet van Faraday van elektromagnetische inductie. Deze wisselstroom wisselt van richting terwijl de spoel blijft draaien, waardoor wisselstroomelektriciteit wordt gegenereerd.
Het fundamentele principe achter alle generatoren, inclusief wisselstroomgeneratoren, is de wet van Faraday van elektromagnetische inductie. Deze wet stelt dat de grootte van de geïnduceerde EMF in een circuit recht evenredig is met de snelheid waarmee de magnetische flux door het circuit verandert. In praktische termen zetten generatoren mechanische energie (van een turbine, motor of andere bron) om in elektrische energie door gebruik te maken van elektromagnetische inductie om een spanning of EMF te genereren over een geleider die door een magnetisch veld beweegt.
Een AC-generator maakt gebruik van het principe van zelfinductie, wat een inherente eigenschap is van stroomvoerende draadspoelen. Wanneer de spoel in een AC-generator draait, induceert het veranderende magnetische veld een EMF in de spoel zelf als gevolg van zelfinductie. Deze EMF verzet zich tegen de verandering in de stroom die door de spoel vloeit volgens de wet van Lenz, en draagt bij aan de algehele geïnduceerde spanning. Zelfinductie speelt een cruciale rol bij het handhaven van de stabiliteit en efficiëntie van AC-generatoren door de stroomstroom te reguleren en een consistente output te garanderen onder variërende belastingsomstandigheden.
Het basisprincipe van zowel AC- als DC-generatoren draait om elektromagnetische inductie. Bij AC-generatoren resulteert de geïnduceerde EMF in een wisselstroom als gevolg van de continue rotatie van de spoel binnen een magnetisch veld. De wisselstroom verandert periodiek van richting en amplitude, overeenkomend met de rotatiebeweging en de kenmerken van het magnetische veld. Gelijkstroomgeneratoren produceren daarentegen gelijkstroom door gebruik te maken van een commutatormechanisme dat de in de spoel geïnduceerde wisselstroom omzet in een unidirectionele stroom van elektronen in het externe circuit.
Het principe van zowel AC-motoren als generatoren is in wezen hetzelfde: elektromagnetische inductie. Bij AC-motoren wordt elektrische energie omgezet in mechanische energie door AC-stroom aan te leggen op spoelen binnen een magnetisch veld, waardoor de rotor (verbonden met de belasting) gaat draaien. Omgekeerd wordt bij AC-generatoren mechanische energie omgezet in elektrische energie door de roterende beweging van spoelen binnen een magnetisch veld, waardoor een wisselstroom in de statorwikkelingen wordt geïnduceerd. De richting van de energieconversie maakt onderscheid of het apparaat als motor of generator functioneert, maar beide zijn voor hun werking afhankelijk van elektromagnetische principes.
