Spænding
For at strøm kan løbe gennem et kabel, er det nødvendigt, at der er en spændingsforskel mellem kablets to ender – på samme måde som det er nødvendigt med en trykforskel, hvis man ønsker at transportere luft gennem et rør.
Hvis man har en stor spændingsforskel, kan der flyttes store mængder energi gennem kablet hvert sekund. Dvs., man kan flytte store mængder effekt (Husk, at effekt = energi pr. tidsenhed, jf. siden om Energi- og effektdefinitioner.
Vekselstrøm
Elektricitet, der kommer fra et batteri, er jævnstrøm, dvs. at elektronerne kun løber i den ene retning. De fleste elnet i verden er imidlertid vekselstrømnet.
En af grundene er, at det er billigt at transformere strøm op og ned mellem forskellige spændingsniveauer. Det har betydning når man skal transportere strøm over længere afstande, for man får et meget mindre energitab ved brug af højspænding. En anden grund er, at det er svært og dyrt at lave afbrydere til et system med højspændt jævnstrøm, som ikke slår store gnister
Netfrekvens
Med vekselstrøm i elnettet skifter strømmen retning meget hurtigt. Det er vist i grafen ovenfor. Normal husholdningsstrøm i det meste af verden er 230 Volt vekselstrøm med 50 dobbeltsvingninger pr. sekund = 50 Hz (“Hertz” er opkaldt efter den tyske fysiker H.R. Hertz (1857-1894)). Antallet af svingninger pr. sekund kaldes også netfrekvensen. I amerikanske husholdninger er spændingen 130 Volt med 60 svingninger pr. sekund (60 Hz).
I et 50 Hz-system varer en fuld dobbeltsvingning 20 millisekunder (m/s), dvs. 0,020 sekund. Inden for denne periode går spændingen gennem en fuld cyklus fra +325 til -325 Volt. Grunden til at man kalder dette et 230 voltsystem er, at den elektriske energi pr. sekund (effekten) i gennemsnit svarer til det, man ville få ud af et 230 Volt jævnstrømssystem. Som man kan se på grafen, tegner spændingen en jævn kurve. Denne bølgetype kaldes en sinuskurve, fordi man kan udlede den fra den matematiske formel. spænding = vmax * sin(360 * t * f), hvor vmax er den maksimale spænding (amplituden), t er tiden målt i sekunder, og f er frekvensen i Hertz, i vort tilfælde f= 50.360er antallet af grader i en cirkel. Hvis man fortrækker at måle vinkler i radianer, kan man erstatte 360 med 2*pi).
Fase
Da spændingen i et vekselstrømssystem hele tiden svinger op og ned, kan man ikke koble en generator direkte til elnettet med mindre strømmen fra generatoren svinger med præcis den samme frekvens og er “i fase” med elnettet, dvs. at generatorens spændingsvariation falder sammen med elnettets.
Hvis strømmene ikke er i fase, vil der løbe en kraftig strøm (et “power surge”) med store gnister, der kan ødelægge afbrydere og/eller generator.
At sammenkoble to vekselstrømsledninger er med andre ord som at hoppe på en karusel. Hvis man ikke har præcis den samme retning og hastighed som karusellen risikerer både de andre på karusellen og den springende selv at komme til skade.
Siden om Strømkvalitet forklarer, hvordan man kan koble vindmøller sikkert ind på elnettet.