A vezetőben állandó áram keletkezésének feltétele állandó feszültségforrás. A potenciálkülönbség megmarad a forrás pólusain. A feszültségforrásokban az energia különböző formái villamos energiává alakulnak át. Az elektromos energiává alakított energia típusától függően megkülönböztetünk elektrodinamikai, termoelektromos, mechanikai, elektrokémiai, fotoelektromos, nukleáris és egyéb forrásokat.
2. Fotoelektromos forrás
Ebben a forrásban egy feszültséget hoz létre a fény és a fémekben vagy félvezetőkben lévő elektronok kölcsönhatása. Ilyen például egy fotocella. Egy fotocellában a fényenergia közvetlenül elektromos energiává alakul. A fotoelektromotoros feszültség kialakulásának feltétele az elektromos mező megléte az anyagban annak megvilágítása előtt. Amikor eléri a katódot, a sugárzás elektronokat szabadít fel, amelyek vonzódnak az anódhoz, és egy fotoelektromos áram halad át az áramkörön. A fotocella található pl. filmkamerák vagy néhány fényképészeti berendezés expozíciómérőjében.
3. Hőelektromos forrás
Mivel a fémek belsejében és felületén az elektromos potenciálok a környezetükhöz viszonyítva függenek a hőmérséklettől, olyan áramkörré alakíthatók, amelyben a keletkező potenciálkülönbség nem lesz nulla. Ehhez legalább két érintkezési pontot kell fenntartani egyenlőtlen hőmérsékleten. Az így létrejövő feszültséget hőelektromos feszültségnek és a hőelem áramkörnek (hőelem) nevezzük.
A hőelem olyan eszköz, amely két fémes vagy félvezető anyagból áll, és úgy vannak kiválasztva, hogy az áramkörben a lehető legnagyobb hőelektromos feszültség keletkezzen. A hőelem a hőenergia közvetlen átalakulása elektromos energiává. A fém hőelemeket főként a hőmérséklet mérésére és szabályozására használják. Félvezető hőelemek, ill. hőelemek.
4. Mechanikus forrás - Van de Graaf generátor
Üreges fémtestből, általában gömbből áll, amelybe elektromos töltést vezetnek be egy zárt szállítószalag segítségével, amely kiváló minőségű dielektromos anyagból készül, pl. selyem vagy speciális gumi. Nagy generátorokban a töltetet egy kiegészítő nagyfeszültségű egyenirányítóból táplálják az övbe, a kis generátorokban az öv súrlódásával állítják elő. A generátor tervezésénél be kell tartani a nagyfeszültségű technológia elveit. A nagy generátorokat általában külön csarnokban szerelik fel, magasságuk körülbelül 10 méter, a gömb átmérője 1,5-5 méter. A gyakorlatban nagyrészt kaszkádgenerátorok szorították ki őket, amelyekben nagy DC feszültséget kapnak az AC feszültség irányításával az ún. feszültségszorzók.
5. Elektrodinamikai forrás
A váltakozó áramot termelő generátorokat generátoroknak és dinamó-egyenáramú generátoroknak nevezzük. Átalakítják a forgó mozgás mechanikai energiáját elektromos energiává. Működésük elektromágneses indukción alapul.
A turbogenerátorokat, a dízelgenerátorokat, a motorgenerátorokat stb. Az elektromos áramfejlesztők hajtásának típusa szerint ismerik fel.
A generátor egy fix részből áll - az állórészből és a mozgó rotorból. A rotor forgathatóan szerelt elektromágnes. Két gyűrűje van, amelyek a gerjesztő egyenáramot juttatják a mágneshez. Az állórész enyhe acélból készül, és kölcsönösen szigetelt lapokból áll, hogy megakadályozzák az örvényáramot. A rögzített tekercsek az állórészen vannak elhelyezve. A rotor által létrehozott mágneses mező is forog, váltakozó elektromotoros feszültséget indukálva az állórész tekercsében. Egy ilyen generátort szinkron generátornak nevezünk, és az általa előállított elektromos áram frekvenciája arányos a rotor forgási sebességével. Aszinkron, induktív generátor esetén a keletkező elektromos áram frekvenciája nem arányos a rotor forgási sebességével. Az állórész tekercselésének csatlakozási módjától függően felismerhető egyfázisú vagy többfázisú generátor. Az erőművekben csak háromfázisú áram keletkezik. A háromfázisú generátor ugyanazzal a rotorral rendelkezik, mint az egyfázisú generátor, de az állórészben külön tekercs van minden fázishoz.
A dinamónak van egy fix állórésze és egy mozgatható rotora is. Az elektromágnesek tekercsei az állórészen helyezkednek el. A dinamó állórészében lévő mágnest elektromos árammal kell gerjeszteni. Külső forrásból táplálva, pl. az akkumulátor esetében külső gerjesztésű dinamóról beszélünk, amikor maga a dinamó táplálja az áramot, akkor a saját gerjesztésű dinamóról beszélünk. A tekercseléssel soros vezérlő ellenállások felhasználhatók a gerjesztés és ezáltal a dinamó kimeneti feszültségének megváltoztatására. Ahogy W. Siemens és Ch. A búzakő, a dinamók képesek önmagukat gerjeszteni a mágneses áramkör remanens mágnesessége révén.
Az elektromágnesekbe egyenáramot vezetnek be, amely közvetlen mágneses teret hoz létre, amelyben a rotor forog.
A tekercsen vannak tekercsek, amelyekben váltakozó feszültségeket indukálnak, amikor egyenáramú mágneses mezőben forognak. A rotor tekercselésének végei egy vágott vezető hengerhez - kommutátorhoz vannak csatlakoztatva, amely kefegyűjtő érintkezőkkel van felszerelve. Az indukált váltóáramú feszültséget a kommutátor mechanikusan kiigazítja, és gyengén lüktető egyenfeszültséget vesz a gyűjtőérintkezőkből. Attól függően, hogy az elektromágnesek tekercsei hogyan kapcsolódnak az áramkörhöz, a dinamót sorosnak, deriváltnak és vegyesnek (összetett) ismerik fel.
A sorozatdinamókat ritkán használják, mert terminálfeszültségük nagymértékben függ az áramfogyasztástól. Amint a külső vonal által felvett áram intenzitása növekszik, a mágnesszelep indukciós fluxusa kezdetben arányosan növekszik. A terminálfeszültség csak akkor stabilizálódik, ha nagy áramokat vesznek fel, amikor az elektromágnes magja mágnesesen telített.
A mágnesszelep tekercselését a külső vonallal párhuzamosan kötjük a kapcsokhoz, és nagyszámú vékony huzal fordul el. Ezért a bennük lévő áram, különösen akkor, ha a rotor elektromos ellenállása kicsi, gyengén függ a külső vonal által felvett áram intenzitásától. Ezért a mágnesszelep mágneses indukciós fluxusa és így a dinamó terminálfeszültsége is kissé függ a lehúzott áram intenzitásától.
A stabilizált kapocsfeszültségek vegyes dinamókat biztosítanak. Elektromágneseiknek két tekercsük van, az egyik párhuzamosan csatlakozik a külső vonallal, a másik pedig sorosan.