Elektronik Basics: Alternatorer och växelström - dummies

Om du vill frigöra dina elektroniska kretsar från batteriernas tyranni, som slutligen dör, måste du lära dig hur man gör dina kretsar fungerar från en växelströms (AC) strömförsörjning. Det innebär att få en bra förståelse för växelström.

Ett bra sätt att få reda på hur AC fungerar är att titta på den enhet som oftast används för att generera den: alternatorn . En generator är en enhet som omvandlar rotationsrörelse, vanligtvis från en turbin som drivs av vatten, ånga eller en väderkvarn till elektrisk ström. I sin natur skapar en alternator växelström.

I huvudsak placeras en stor magnet inom en uppsättning stationära trådspolar. Magneten är monterad på en roterande axel som är ansluten till en turbin eller väderkvarn. Således, när vatten eller ånga flyter genom turbinen eller när vinden vrider väderkvarnen roterar magneten.

När magneten roterar rör sig dess magnetfält över trådens spolar. På grund av fenomenet elektromagnetisk induktion inducerar det rörliga magnetfältet en elektrisk ström inom trådspolarna. Styrkan och riktningen för denna elektriska ström beror på rotationsmagnets position och riktning.

Du kan se hur strömmen induceras i ledningen vid fyra olika positioner av magnetens rotation. I del A är magneten längst bort från spolarna och orienterad i samma riktning som spolarna. I detta ögonblick inducerar inte magnetfältet någon elektrisk ström alls. Således är glödlampan mörk.

Men när magneten börjar rotera medurs, kommer magneten närmare spolarna och utsätter därmed mer för sitt magnetfält för spolarna. Det rörliga magnetfältet inducerar en ström som blir starkare eftersom magneten fortsätter att rotera närmare spolarna. Detta gör att glödlampan lyser.

Snart når magneten sin närmaste punkt på spolarna, som visas i del B. Vid denna tidpunkt är strömmen och spänningen maximal och glödlampan lyser vid dess ljusaste.

När magneten fortsätter att rotera moturs, börjar den nu flytta från spolen. Det rörliga elektriska fältet fortsätter att inducera strömmen i spolen, men strömmen (och spänningen) minskar när magneten drar sig längre bort från spolarna. När magneten når sin längsta punkt från spolarna, som visas i del C, stannar strömmen och lampan blir mörk.

När magneten fortsätter att rotera, kommer den nu närmare till spolarna.Men den här gången är magnetens polaritet omvänd. Sålunda är den elektriska strömmen som induceras i tråden av det rörliga magnetfältet i motsatt riktning, såsom visas i del D. Återigen lyser glödlampan när strömmen som passerar genom den ökar.

Och så vidare. Med varje magnetomvandling startar spänningen vid noll och stiger stadigt till sin maximala punkt och faller sedan tills den når noll igen. Då är processen omvänd, med strömmen strömmande i motsatt riktning.