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Generatoren sind Maschinen, die mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln. Die mechanische Energie kann fallendes Wasser, Dampfdruck oder Windkraft sein. Die Elektrizität kann entweder Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC) sein. Das Grundprinzip des Generators wurde 1820 entdeckt. Die Grundelemente eines Generators sind Draht, Magnete und eine rotierende Achse. Wenn ein Draht durch ein Magnetfeld bewegt wird, fließen die Elektronen im Draht.
Der Rotor
Der Rotor ist die zentrale Achse des Generators - es ist der Teil, der sich dreht. Irgendeine Form von mechanischer Energie dreht den Rotor, um Elektrizität zu erzeugen. Der Rotor ist an beiden Enden abgestützt und mit durchgehenden Schleifen aus einem einzigen Draht umwickelt. Der Draht ist normalerweise ein Kupferlackdraht - der Draht muss isoliert sein, damit kein Kurzschluss entsteht, wenn sich die Schleifen des gewickelten Drahts berühren. Emaillieren ist die billigste Art, den Draht zu isolieren, und es bietet auch eine dünne Isolierung, damit der Rotor die maximale Anzahl von Wicklungen aufweisen kann. Je mehr Wicklungen vorhanden sind, desto mehr Strom wird erzeugt.
Der Stator
Der Stator ist der feste Teil des Generators, der den Rotor umgibt. Der Stator liefert das Magnetfeld, das den Elektronenfluss im Draht des sich drehenden Rotors verursacht. Bei größeren Generatoren sind die Magnete im Stator tatsächlich Elektromagnete - Drahtschleifen um einen Eisenkern. Die Elektrizität zum Antreiben der Elektromagnete kommt direkt vom Rotor. Dies bedeutet, dass es eine Achselmethode gibt, mit der die Elektromagnete angetrieben werden, bis der Rotor Elektrizität erzeugt. Dies ist jedoch viel besser als mit den enormen Magneten, die für den Betrieb eines großen Generators erforderlich wären. In kleinen Generatoren - wie den Generatoren, die von Fahrradrädern angetrieben werden, um die Fahrradscheinwerfer mit Strom zu versorgen - befinden sich Permanentmagnete in den Statoren.
Die Ringe und Pinsel
Es muss eine Methode angewendet werden, um die im Einzeldraht des Rotors erzeugte Elektrizität über ein Drahtpaar abzufangen. Die Standardmethode besteht darin, die Enden des Rotordrahtes an zwei Ringen an einem Ende oder am Rotor zu befestigen. Auf diesen Metallringen sitzen Metallbürsten, und die Ausgangskabel des Generators sind an den beiden Metallbürsten befestigt. Das Magnetfeld des Stators verursacht einen elektrischen Fluss in der Drahtwicklung des Rotors, wodurch jeder Ring in einem regelmäßigen Zyklus negativ und positiv wird, wenn der Rotor den Nord- und Südpol des Magnetfelds passiert. Die schwingenden positiven und negativen Potentiale in den Ringen werden auf die Bürsten und dann über die Drähte übertragen. Indem Sie jeden Ring in zwei Teile teilen und zwei Drähte in der Wicklung verwenden, können Sie sicherstellen, dass das positive Potential immer an den gleichen Draht und das negative Potential immer an den anderen Draht geht. Solid-Ring-Generatoren erzeugen Wechselstrom und Split-Ring-Generatoren erzeugen Gleichstrom.