De omzetting van mechanisch koppel in elektrisch vermogen is een fundamenteel principe dat ten grondslag ligt aan de werking van elektrische generatoren. Hier volgt een stapsgewijze uitleg van dit conversieproces:

1. Mechanische energie-input:

Een externe kracht, zoals een krachtbron (bijvoorbeeld een stoomturbine, verbrandingsmotor of windturbine), oefent een mechanisch koppel uit op de as van de generator. Deze mechanische energie is de input voor het conversieproces.

2. Rotatie van de rotor:

Het mechanische koppel zorgt ervoor dat de rotor van de generator gaat draaien. De rotor is een cilindrisch onderdeel in de generator dat bestaat uit geleidend materiaal, meestal koperdraad, dat in spoelen rond een ferromagnetische kern is gewikkeld.

3. Magnetische veldinteractie:

In de generator bevindt zich een stationair onderdeel dat de stator wordt genoemd. De stator bestaat uit extra geleidende spoelen die in een specifiek patroon zijn gerangschikt. Wanneer de rotor draait, ontstaat er een veranderend magnetisch veld als gevolg van de beweging van de stroomvoerende geleiders in de rotorspoelen.

4. Elektromagnetische inductie:

Het veranderende magnetische veld dat door de roterende rotor wordt geproduceerd, induceert een elektromotorische kracht (EMF) in de statorspoelen volgens de wet van Faraday van elektromagnetische inductie. Deze EMF wordt ook wel de geïnduceerde spanning genoemd.

5. Opwekking van elektrische stroom:

Terwijl de rotor blijft draaien, zorgt de EMF ervoor dat elektronen in de statorspoelen stromen, waardoor een elektrische stroom ontstaat. De stroom van elektronen wordt vergemakkelijkt door het gesloten circuit dat wordt gevormd door de statorspoelen.

6. Vermogen:

De elektrische stroom die in de statorspoelen wordt gegenereerd, stroomt door een extern circuit dat is aangesloten op de klemmen van de generator. Het uitgangsvermogen van de generator wordt bepaald door het product van de geïnduceerde spanning (EMF) en de stroom die in het circuit vloeit.

Samenvattend impliceert de omzetting van mechanisch koppel in elektrisch vermogen in een generator de rotatie van een rotor binnen een magnetisch veld, wat een EMF in statorspoelen induceert. Deze EMF drijft een elektrische stroom aan wanneer er een gesloten circuit aanwezig is, wat resulteert in de opwekking van elektrische stroom.