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Les générateurs sont des machines qui convertissent l'énergie mécanique en énergie électrique. L'énergie mécanique peut être une chute d'eau, une pression de vapeur ou une énergie éolienne. L'électricité peut être soit à courant alternatif (AC) ou à courant continu (DC). Le principe de base du générateur a été découvert en 1820. Les éléments de base d’un générateur sont un fil, des aimants et un axe de rotation. Lorsqu'un fil est déplacé dans un champ magnétique, les électrons qu'il contient circulent.
Le rotor
Le rotor est l'axe central du générateur - c'est la partie qui tourne. Une certaine forme d'énergie mécanique fait tourner le rotor pour générer de l'électricité. Le rotor est supporté aux deux extrémités et il est enveloppé de boucles continues d'un seul fil. Le fil est généralement un fil de cuivre émaillé - le fil doit être isolé de manière à éviter tout court-circuit lorsque les boucles du fil enroulé se touchent. L'émaillage est le moyen le moins coûteux d'isoler le fil. Il fournit également une isolation mince afin que le rotor puisse avoir un nombre maximal d'enroulements. Plus le nombre d'enroulements est élevé, plus la production d'électricité sera importante.
Le stator
Le stator est la partie fixe du générateur qui entoure le rotor. Le stator fournit le champ magnétique qui provoquera le flux d'électrons dans le fil du rotor en rotation. Dans les générateurs plus grands, les aimants du stator sont en réalité des électroaimants - des boucles de fil autour d'un noyau de fer. L’électricité servant à alimenter les électroaimants provient directement du rotor. Cela signifie qu’il existe une méthode axillaire pour alimenter les électroaimants jusqu’à ce que le rotor produise de l’électricité, mais c’est bien mieux que d’avoir les énormes aimants qui seraient nécessaires pour faire fonctionner un grand générateur. Dans les petits générateurs - comme les générateurs qui sont alimentés par des roues pour alimenter les phares de vélo -, les stators comportent des aimants permanents.
Les bagues et les pinceaux
Une méthode doit être utilisée pour capturer l’électricité générée dans le fil unique du rotor et le faire descendre par une paire de fils. La méthode standard consiste à attacher les extrémités du fil du rotor à deux anneaux situés à une extrémité ou au rotor. Des brosses métalliques chevauchent ces anneaux métalliques et les fils de sortie du générateur sont fixés aux deux brosses métalliques. Le champ magnétique du stator provoque un flux électrique dans l'enroulement du fil du rotor, ce qui rend chaque anneau négatif et positif selon un cycle régulier, lorsque le rotor passe entre les pôles nord et sud du champ magnétique. Les potentiels positifs et négatifs oscillants dans les anneaux sont transférés aux brosses puis aux fils. En scindant chaque anneau en deux parties et en utilisant deux fils dans l'enroulement, vous pouvez vous assurer que le potentiel positif va toujours au même fil et que le potentiel négatif va toujours à l'autre fil. Les générateurs à anneau solide produisent un courant alternatif, tandis que les générateurs à anneau divisé génèrent un courant continu.