Quali sono le principali differenze tra generatori AC e DC?
Principali differenze tra generatori AC e DC
Una macchina elettrica è un dispositivo che converte l'energia meccanica in energia elettrica e viceversa. Un generatore è un tipo di tale macchina che converte l'energia meccanica in energia elettrica. Tuttavia, l'energia elettrica generata può essere in forma di corrente alternata (AC) o corrente continua (DC). Pertanto, la principale differenza tra i generatori AC e DC è che essi generano rispettivamente corrente alternata e corrente continua. Sebbene esistano alcune somiglianze tra i due, ci sono numerose differenze.
Prima di elencare le differenze tra di loro, discuteremo come il generatore genera elettricità e come viene generata la corrente AC e DC.
Generazione di elettricità
L'elettricità viene generata in base alla legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica, che stabilisce che una corrente elettrica o forza elettromotrice (FEM) sarà indotta in un conduttore quando questo viene posto in un campo magnetico variabile. Entrambi i generatori AC e DC operano su questo stesso principio per generare corrente elettrica.
Esistono due metodi per variare il campo magnetico che agisce sui conduttori: far ruotare il campo magnetico intorno a un conduttore stazionario, oppure far ruotare il conduttore all'interno di un campo magnetico stazionario. In entrambi gli scenari, le linee del campo magnetico interagiscono con il conduttore, inducendo così una corrente elettrica nel conduttore.
Un alternatore utilizza il concetto di un campo magnetico rotante intorno a un conduttore stazionario, anche se questo non sarà trattato nell'articolo presente.
Generatore AC: anelli scivolanti e alternatori
Poiché gli anelli scivolanti sono anelli conduttori continui, trasmettono la corrente alternata generata nell'armatura così com'è. Poiché le spazzole scivolano continuamente su questi anelli, c'è poco rischio di cortocircuiti o scintille tra i componenti. Ciò comporta una maggiore durata delle spazzole nei generatori AC rispetto ai generatori DC.
Un alternatore è un altro tipo di generatore solo AC, caratterizzato da un armatura stazionario e un campo magnetico rotante. Poiché la corrente elettrica viene generata nella parte stazionaria, la sua trasmissione al circuito esterno stazionario è più semplice e diretta. In tali progetti, le spazzole subiscono un minimo usura, migliorando ulteriormente la durata.
Generatore DC
Un generatore DC è un dispositivo che converte l'energia meccanica in energia elettrica a corrente continua (DC), noto anche come dinamo. Produce una corrente continua pulsante, dove la magnitudine della corrente può variare ma la direzione rimane costante.
La corrente indotta nei conduttori dell'armatura rotante è intrinsecamente alternata. Per convertirla in corrente continua, viene utilizzato un commutatore ad anello diviso. Il commutatore non solo trasferisce la corrente dall'armatura rotante al circuito stazionario, ma assicura anche che la direzione della corrente fornita rimanga coerente.
Commutatore ad anello diviso nei generatori DC
Il commutatore ad anello diviso consiste in un singolo conduttore a forma di anello diviso in due metà, con un intervallo isolante tra di loro. Ogni metà dell'anello diviso è collegata a un terminale separato dell'avvolgimento dell'armatura, mentre due spazzole carbonio stazionarie fanno contatto scorrevole con il commutatore rotante per fornire corrente al circuito esterno.
Mentre l'armatura ruota e la corrente AC indotta cambia direzione ogni mezzo ciclo, il commutatore ad anello diviso assicura che la corrente fornita al circuito mantenga una direzione costante:
Tuttavia, l'intervallo tra i segmenti del commutatore introduce due sfide chiave:
Questi fattori richiedono manutenzione regolare e sostituzione delle spazzole nei generatori DC rispetto ai generatori AC con anelli scivolanti.
