Redigerer Vekselstrøm (avsnitt)

==Moderne kraftforsyning==
===Betydningen av høy spenning===
[[File:Three Phase Electric Power Transmission.jpg|thumb|Tre kraftlinjer for trefasestrøm ved Seattle på grensene mellom USA og Canada.]]

Vekselstrøm demonstrerte sin overlegenhet i forhold til likestrøm i 1890-årene, spesielt med tanke på overføring av elektrisk energi over store avstander. Etter dette skjedde en rask utbygging av kraftsystemer over hele verden. Som påpekt i avsnittene over var det en grunnforutsetning med høy spenning for overføring av elektrisitet over lange avstander. Dette har å gjøre med tapene i kraftledningene som er gitt av forholdet P = RI<sup>2</sup>, der P er effekten som utvikles i kraftledningen (og fører til varmetap), R er den ohmske motstanden i kraftledningen og I er strømmen som skal overføres. Strømmen skal kvadreres slik at det betyr mye for tapene om denne er stor. 

Effekten som skal overføres er gitt av uttrykket P = IU. Av dette enkle uttrykket ser en at om det skal overføres en gitt effektmengde, er det likegyldig om I eller U er stor. Derimot spiller dette en stor rolle for tapene; derfor velges en stor spenning, og dermed reduseres strømmen og varmetapene i overføringen. På lignende måte reduseres også spenningsfallet i kraftledningen. Med en sinusformet strøm og spenning kan transformatorer brukes mellom forskjellige nettnivåer, slik at spenningen tilpasses det som er teknisk/økonomisk optimalt. 

For store generatorer i kraftstasjoner er spenningen typisk i området 11–35 kV. I kraftoverføringen i sentralnettet er spenningen mellom 230–500 kV, men dette varierer mye fra land til land. I [[Nord-Amerika]] er 500 kV ofte høyeste spenning, i Europa noe lavere. I [[regionalnett|regionalnettet]] er spenningen ofte mellom 69–138 kV og for distribusjonsnettet ligger den mellom 4,0–34,5 kV. Som forbrukerspenning er 120 og 240 V vanlig i Nord-Amerika, mens i Europa og mange andre regioner er spenningen typisk 230 V.<ref name=PSSC6-7>[[#PSSC|Prabha Kundur: ''Power systems stability'' side 6-7.]]</ref>

Siden 1950-årene ble det forsket på likeretterteknologi for å overføre store energimengder over svært store avstander. Dermed ble likestrøm for kraftoverføring i spesielle situasjoner attraktivt. Dette konseptet kalles for [[HVDC]] (''High Voltage Direct Current''). Det første kommersielle anlegget var strømforsyningen fra Fastlands-Sverige til øygruppen [[Gotland]] i 1954. Her ble det brukt en [[Sjøkabel for energioverføring|sjøkabel]] på 96 km. Konseptet med HVDC brukes som nevnt i spesielle tilfeller, dette gjelder kraftoverføring på over 500 km og i forbindelse med kabler lengre enn 50 km.<ref name=PSSE5>[[#PSSC|Prabha Kundur: ''Power systems stability'' side 5.]]</ref> Fremdeles er det vekselstrøm som har klart størst utbredelse. 

===Trefaset vekselstrøm for motordrift===
[[Fil:TMW 50906 Schnittmodell einer Drehstrommaschine (Asynchronmaschine).jpg|miniatyr|En [[asynkronmotor]] gjennomskåret. I motorhuset (lyseblå) er statoren med de elektriske viklinger anbrakt, disse kan sees som de overkuttede kobbertrådene. Vindingene er tilknyttet motorens terminaler i koblingsboksen på toppen. På grunn av viklingens spesielle distribusjon rundt omfanget av statoren vil det oppstå et roterende magnetfelt i motorens senter. Det induseres vekselspenning i burviklingene på grunn den relative hastigheten mellom rotor og magnetfeltet fra stator. Den induserte spenningen gir opphav til sterke strømmer i rotorens burvikling (også kalt kortslutningsvikling) som fører til krefter som drar rotoren rundt. Asynkronmotoren er verdens mest vanlige elektriske motor for trefase vekselspenning.]]

Som nevnt i den historiske oversikten eksperimenterte Tesla og andre med systemer for én- og tofase vekselstrøm, men uten at dette førte frem til en vellykket motor. Det var først med trefasesystemet at en fikk motorer som gav stor praktisk nytte. Årsaken til dette er at med trefasestrøm er det mulig å få et roterende symmetrisk magnetfelt. Dermed vil drivmoment på rotoren være høyt både ved oppstart og drift ved normalt turtall. Ved å endre på antallet og distribusjonen av de elektriske viklinger (spoler) i en motor kan forskjellige hastigheter oppnås.  Dette er et viktig grunnlag for vekselstrømsmotorer (asynkron- eller synkronmaskiner). Riktignok vil en- eller tofasemotorer kunne rotere, men tilstrekkelig startmoment og ujevnt moment er blant ulempene. Det finnes mange typer elektriske motorer som ikke trenger forsyning med trefasestrøm, men disse konstrueres sjeldent for store ytelser.

En ulempe med vekselstrømsmotorer er at de i sin natur har en hastighet gitt av frekvensen til spenningen. Med utviklingen av halvlederteknologi er det imidlertid i dag vanlig med små og billige omformere som kan styre turtallet for elektriske motorer innenfor et stort område. Disse ulempene med vekselstrømsmotorer er årsaken til at strømforsyning til [[tog]], [[trikk]]er og [[tunnelbane]]r tidligere kun ble forsynt med likespenning. I slike motordrifter er hastighetsstyring vesentlig og likestrømsmotorer utmerker seg med sin enkle kontroll av turtallet.

Vekselstrøm har store fordeler sammenlignet med likespenning ved at kraftsystemene kan ha flere forskjellige spenningsnivåer. Store kraftsystemer har fordeler ved at systemene kan ha stor pålitelighet uten at den totale reservekapasiteten må gjøres uforholdsmessig stor. Forskjellige energikilder kan utnyttes over et stort geografisk område, for eksempel er praktisk talt hele Nord-Amerika sammenkoblet til ett stort kraftnett.<ref name=PSSE5/> Av andre fordeler kan nevnes at vekselstrømsgeneratorer er mye enklere i sin oppbygging enn generatorer for likestrøm. På samme måte er også vekselspenningsmotorer enklere og billigere.

=== Vekselspenningskilden ===
{{Hoved|Generator}}

[[File:Dynamo.wechsel.wiki.v.1.00.gif|thumb|Forenklet fremstilling av en synkrongenerator.]]

Synkronmaskinen er i dag så å si enerådende som generator. [[Synkrongenerator]]ens navn henspiller på at frekvensen til spenningen som blir generert er proporsjonal med turtallet til rotoren. Rotoren kalles også polhjulet og har elektriske viklinger som gir et magnetisk felt. Rotoren forsynes via sleperinger fra en ytre likespenningskilde. Altså motsatt av animasjonen til høyre der den ytre kretsen er koblet til rotoren via sleperingene.

For mindre lokal elektrisitetsforsyning kan strømforsyningen gjøre bruk av vekselrettere basert på halvlederelektronikk, også kalt kraftelektronikk. Det kan for eksempel være snakk om solcellepaneler som produserer likestrøm som må omformes til vekselstrøm for å kunne overføres over kraftnettet. Et annet tilfelle kan være reservestrømforsyning, som brukes ved brudd i overliggende kraftnett, der elektriske batterier som gir likespenning omformes til vekselspenning.