AC-generaattorit ovat sähkömekaanisia koneita, jotka käyttävät roottorin kääntämistä magneettikenttään vaihtovirran tuottamiseksi. Käytät AC-generaattorin ulostuloa, kun kytket valon päälle tai käynnistät auton. Voimayhtiön AC-generaattorit, jotka käyttävät talosi, ovat kokoluokan suuressa päässä. Ajoneuvosi laturi on pienessä päässä.
Historia
Vuonna 1831 Michael Faraday huomasi, että kiertämällä kuparilangan silmukkaa pysyvän magneetin pylväiden välillä hän voisi tuottaa vaihtelevan sähkövirran (viitteet 1). Faradayân sähkömagneettisen induktion havaitseminen johti nykyisten AC-generaattorien kehitykseen ja parannuksiin.
Operaatio
AC-generaattorit tuottavat sähköä pyörimällä ankkuria sähkömagneettisessa kentässä. Magneettikenttä tuotetaan kestomagneeteilla tai staattorikäämissä olevalla tasavirralla. Virran jännitettä, virtaa ja taajuutta ohjataan magneettikentän lujuuden, roottorin käämien, staattorin napojen ja akselin pyörimisnopeuden (viitteet 2) avulla. Pieni valmiusgeneraattori voi esimerkiksi tuottaa 30 ampeeria 120 voltin AC: llä ja 60 sykliä sekunnissa (Hertz). Kuusikymmentä Hertsiä on vakiotaajuus Yhdysvalloissa. Matkustajat Eurooppaan löytävät muita taajuuksia.
Mekaaninen teho
Auton vaihtovirtalähteenä toimii moottori. Talosi teho syntyy useimmissa tapauksissa höyry-, vesi- tai kaasuturbiineilla. Höyryä tuottaa hiili, öljy tai maakaasu tai radioaktiivisen hajoamisen aiheuttama lämpö ydinvoimalla. Vesivoima syntyy padon energian avulla. Kaasuturbiinit käyttävät maakaasu- tai öljynpolttoainetuotteita suoraan turbiinin kääntämiseen. Nämä moottorit käyttävät polttoaineena bensiiniä, dieselöljyä, propaania tai maakaasua. Joitakin AC-generaattoreita ohjaavat jopa tasavirta (sähkövirta) sähkömoottorit yhdessä moottorigeneraattorin joukossa (referenssit 3).
Pienet sovellukset
AC-generaattoreita, joiden koot ovat 3–2 000 kilowattia ja jotka toimivat hiilivetypolttoaineilla toimivilla moottoreilla, käytetään kannettaviin generaattoreihin rakennushankkeissa, valmiustilana suojaamaan rakennuksia sähkökatkoksilta, ainoana voimanlähteenä syrjäisissä paikoissa, ja rajoittamaan tehoa käyttö sellaisissa käyttöjärjestelmissä, jotka veloittavat ylimääräistä käyttöä tietyn määrän yläpuolella (viitteet 4).
Suuret sovellukset
Suurempia vaihtovirtageneraattoreita käytetään samoihin tarkoituksiin kuin pienemmät, mutta niillä on myös muita sovelluksia, kuten öljyn ja kaasun talteenottoon, kaivoskoneisiin, rautatie- ja merikuljetuksiin. Usein nämä generaattorit on pakattu moottorilla tai turbiinilla, jota käytetään moottorigeneraattorina. Nämä sovellukset vaativat 200 kilowattia 18 megawattia. Ne voivat toimittaa merkittävän osan rakennuksen sähkönkulutuksesta, kun sitä käytetään korvaamaan suuri osa hyötyjännitteestä tietokone- tai tietoliikennelaitteistossa (viitteet 5).
