¿Por qué se necesita fuerza para hacer funcionar un generador de CA?

Un generador (CC o CA), por definición, convierte la energía mecánica en energía eléctrica.

Para lograr esto, tiene que estar acoplado con un motor primario que entregue energía mecánica como salida en el eje.

Un motor primario puede ser cualquier cosa que suministre energía mecánica … una turbina hidráulica (convierte la energía hidráulica en energía mecánica), una turbina de vapor (convierte la energía térmica en energía mecánica), un motor IC / Diesel, una turbina de gas o cualquier otra cosa que Produce energía mecánica.

El principio de funcionamiento de un alternador (generador de CA) es que convierte la energía mecánica en energía eléctrica a través de EMF (fuerza electromotriz) que invierte la polaridad a medida que pasa a través del campo magnético. Para lograrlo, necesita un motor primario de energía mecánica para rotar el campo magnético (el rotor de un alternador) que induce un voltaje de polaridad alterna en los devanados del estator, logrando así la conversión de energía mecánica en corriente alterna.

Se produce un ciclo de a / c (la forma de onda sinusoidal típica que lo representa) en los devanados del estator por cada paso de ambas polaridades de los campos magnéticos del rotor. El número de veces que esto ocurre en un segundo es la frecuencia del alternador que depende del número de polos en el campo magnético y la velocidad síncrona del motor principal (definido por la ecuación N = 120f / P donde N es el síncrono velocidad, f es la frecuencia y P es el número de polos)

¿Por qué se necesita fuerza para hacer funcionar un generador de CA?

Tiene algo que ver con la conservación de la energía. Si pudieras hacer funcionar un generador de CA sin nada que lo obligue a girar, no tendríamos que preocuparnos por los combustibles fósiles o el calentamiento global. Podríamos ejecutar muchos generadores para crear energía de la nada.

Pero eso no sucede. No se obtiene energía sin poner energía, y obligar a un generador a girar continuamente requiere energía. Un generador, a pesar de su nombre, no genera energía; lo convierte de mecánico a eléctrico.

Genera electricidad, no energía.

Intentaré responder a esta pregunta de la manera más simple posible dejando de lado la mayoría de los detalles. Los generadores generan electricidad mediante el uso de dos juegos de imanes. Los imanes en el generador se atraen y repelen entre sí para dificultar el encendido del generador. A medida que el generador entrega más corriente, los imanes se vuelven más fuertes y se hace más difícil encender el generador. Si el generador no está conectado a una carga (no suministra corriente), entonces los imanes serán tan débiles que el generador no necesitará ninguna fuerza para hacerlo girar.

Todo el propósito de un generador de CA es convertir la energía mecánica en energía eléctrica.

Para obtener la energía mecánica en uno hay que aplicar una fuerza (en particular un par)

¿De qué otra manera imaginas que sucede?

Se necesita fuerza o más bien torque para girar el eje. El par por la velocidad angular a la que se gira (RPM) es la potencia mecánica. Ese poder se convierte en energía eléctrica. Ese es el trabajo del generador de CA. Si no se necesitara fuerza, no se generaría energía eléctrica.

No necesita saber una sola cosa sobre cómo funcionan los imanes, el estator o las bobinas dentro del alternador para hacer la declaración anterior. Eso es lo bueno de la física.

Una fuerza mecánica para encender el generador.