Elektrisk generator, også kalt dynamo, hvilken som helst maskin som konverterer mekanisk energi til elektrisitet for overføring og distribusjon over kraftledninger til innenlandske, kommersielle og industrielle kunder. Generatorer produserer også den elektriske kraften som kreves for biler, fly, skip og tog.
Den mekaniske kraften til en elektrisk generator oppnås vanligvis fra en roterende aksel og er lik akselens dreiemoment multiplisert med rotasjons- eller vinkelhastigheten. Den mekaniske kraften kan komme fra en rekke kilder: hydrauliske turbiner ved demninger eller fosser; vindturbiner; dampturbiner som bruker damp produsert med varme fra forbrenning av fossilt brensel eller fra kjernefysjon; gassturbiner som brenner gass direkte i turbinen; eller bensin- og dieselmotorer. Konstruksjonen og hastigheten til generatoren kan variere betydelig avhengig av egenskapene til den mekaniske hovedmotoren.
Nesten alle generatorer som brukes til å levere elektriske kraftnett genererer vekselstrøm, som reverserer polaritet med en fast frekvens (vanligvis 50 eller 60 sykluser, eller doble reverseringer per sekund). Siden et antall generatorer er koblet til et strømnett, må de operere med samme frekvens for samtidig generering. De er derfor kjent som synkrone generatorer eller, i noen sammenhenger, generatorer.
Synkrone generatorer
En hovedårsak til å velge vekselstrøm for kraftnett er at den kontinuerlige variasjonen med tiden tillater bruk av transformatorer. Disse enhetene konverterer elektrisk kraft med hvilken spenning og strøm det er generert til høyspenning og lav strøm for overføring på lang avstand og transformerer den deretter ned til en lavspenning som er passende for hver enkelt forbruker (typisk 120 eller 240 volt for innenriks service). Den spesielle formen for vekselstrøm som er brukt er en sinusbølge, som har formen vist i figur 1. Dette er valgt fordi det er den eneste repeterende formen som to bølger fortrengt fra hverandre i tid kan legges til eller trekkes fra og ha samme form oppstår som resultatet. Det ideelle er da å ha alle spenninger og strømmer med sinusform. Den synkrone generatoren er designet for å produsere denne formen så nøyaktig som praktisk. Dette vil fremgå når hovedkomponentene og egenskapene til en slik generator er beskrevet nedenfor.
rotor
En elementær synkrongenerator er vist i tverrsnitt i figur 2. Rotorens sentrale skaft er koblet til den mekaniske primusflytteren. Magnetfeltet produseres av ledere, eller spoler, viklet i spor som er kuttet i overflaten av den sylindriske jernrotoren. Dette settet med spoler, koblet i serie, er dermed kjent som feltviklingen. Plasseringen av feltspolene er slik at den utadrettede eller radielle komponenten av magnetfeltet produsert i luftgapet til statoren er omtrent sinusformet fordelt rundt periferien til rotoren. I figur 2 er felttettheten i luftspalten maksimalt utad øverst, maksimal innover i bunnen og null på de to sidene, tilnærmet en sinusformet fordeling.
stator
Statoren til elementgeneratoren i figur 2 består av en sylindrisk ring av jern for å gi en enkel bane for magnetfluxen. I dette tilfellet inneholder statoren bare en spole, idet de to sidene er plassert i spalter i jernet og endene kobles sammen av buede ledere rundt statorperiferien. Spolen består normalt av et antall svinger.
Når rotoren roteres, induseres en spenning i statorspolen. Når som helst er størrelsen på spenningen proporsjonal med hastigheten som magnetfeltet omsluttet av spolen endrer seg med tiden - dvs. hastigheten som magnetfeltet passerer de to sidene av spolen. Spenningen vil derfor være maksimal i en retning når rotoren har dreid 90 ° fra stillingen vist i figur 2 og vil være maksimal i motsatt retning 180 ° senere. Bølgeformen til spenningen vil være tilnærmet sinusformen vist i figur 1.
