Un generatore di tensione è un dispositivo che converte l’energia potenziale e cinetica in energia elettrica. Ciò si ottiene più comunemente spostando un conduttore attraverso un campo magnetico per aumentare la tensione. Il generatore funziona in modo molto simile a una pompa dell’acqua in cui la carica elettrica viene spostata in un circuito esterno proprio come l’acqua viene spinta in un tubo. L’energia potenziale e cinetica che inizia il processo può provenire da una varietà di fonti come vapore o vento.
Le origini del concetto di generatore di tensione derivano dagli studi di un fisico inglese di nome Michael Faraday nel 1831. Avvolse bobine di filo isolato attorno a un anello di ferro. Quando ha fatto passare una corrente attraverso un anello della bobina, ha scoperto che anche l’altra bobina era stata indotta. Usando questo concetto ha costruito un dispositivo rotante elettromagnetico. Questo era essenzialmente il primo motore elettrico e funzionava come il principio opposto di un generatore di tensione producendo energia cinetica utilizzando energia elettrica.
Nel 1832, Hipployte Pixii costruì un generatore elettrico per l’industria. Chiamato Dynamo, convertiva l’energia cinetica rotante in elettricità. Questa prima invenzione era un dispositivo a corrente continua (DC) e necessitava di una parte aggiuntiva non presente sui moderni generatori di tensione: un commutatore. Il commutatore è stato progettato per alternare la corrente nella Dinamo. Questo aiuta a distribuire la potenza in tutto il generatore nella posizione migliore.
Un generatore di tensione è composto da due diverse parti meccaniche: un rotore e uno statore. Il rotore è la parte rotante del generatore, mentre lo statore è la parte stazionaria. I componenti elettrici sono collegati a ciascuno di questi pezzi. L’armatura è il componente che produce energia e può essere posizionata sia sul rotore che sullo statore. Un componente del campo magnetico deve essere posizionato sulla parte meccanica opposta.
Sul generatore possono essere utilizzati magneti permanenti o bobine di campo. Mentre i magneti creano la propria carica elettrica durante il processo, le bobine di campo devono essere caricate per produrre energia. Ciò si ottiene utilizzando generatori più piccoli per eccitare le bobine. In caso di interruzione di corrente, queste bobine di campo devono essere nuovamente stimolate in un processo noto come “black start”.
I generatori di tensione sono una parte necessaria dell’industria moderna. Le grandi centrali elettriche in tutto il mondo utilizzano l’energia potenziale e cinetica convertita in elettricità. Indipendentemente dallo stato iniziale che assume l’energia potenziale, alla fine viene convertita utilizzando un generatore ad alta tensione. Eolico, geotermico, nucleare, petrolio e carbone vengono tutti convertiti in una carica elettrica.