Vasemmalla on esitetty itsestään herätetty shunt-käämillä varustettu tasavirtageneraattori ja oikealla magneto tasavirtageneraattori, jossa on kestomagneetit. Shunt-käämitysgeneraattorin teho vaihtelee virranoton mukaan, kun taas magneettigeneraattorin teho on tasainen kuorman vaihteluista riippumatta.

Erillisviritteinen tasavirtageneraattori, jossa on bipolaariset kenttämagneetit. Tällaisia erillisviritteisiä generaattoreita käytetään yleisesti suurissa voimansiirtolaitoksissa. Pienempi generaattori voi olla joko magneettimoottori, jossa on kestokenttämagneetteja, tai jokin muu itsekytkeytyvä generaattori.

Kenttäkela voi olla kytkettynä tasavirtakoneen (moottorin tai generaattorin) ankkuriin joko rinnakkain, sarjaan tai yhdistelmään.

Koneessa, jossa käytetään kenttäkeloja, kuten useimmissa suurimmissa generaattorikoneissa, kenttään on saatava aikaan virranvoimakkuutta, jotta generaattorikone voi tuottaa sähköä. Vaikka osa generaattorin omasta tehosta voidaan käyttää kentän ylläpitämiseen sen käynnistyttyä, generaattorin käynnistämiseen tarvitaan ulkoinen virtalähde. Joka tapauksessa on tärkeää pystyä hallitsemaan kenttää, koska näin ylläpidetään järjestelmän jännitettä.

VahvistinperiaateEdit

Kestomagneettigeneraattoreita lukuun ottamatta generaattori tuottaa ulostulojännitteen, joka on verrannollinen magneettikenttään, joka on verrannollinen herätevirtaan; jos herätevirtaa ei ole, jännitettäkään ei synny.

Kenttävirrana syötettävällä pienellä tehomäärällä voidaan siis ohjata suurta tuotettua tehomäärää, ja sitä voidaan käyttää sen modulointiin. Tämä periaate on erittäin hyödyllinen jännitteen ohjauksessa: jos järjestelmän lähtöjännite on haluttua pienempi, herätevirtaa voidaan lisätä; jos lähtöjännite on suuri, herätevirtaa voidaan vähentää. Synkronilauhdutin toimii samalla periaatteella, mutta siinä ei ole ”voimanlähteen” tehonsyöttöä; pyörimisinertia tarkoittaa kuitenkin sitä, että se voi lähettää tai vastaanottaa tehoa lyhyiden ajanjaksojen aikana. Jotta kone ei vaurioituisi epäsäännöllisistä virranvaihteluista, käytetään usein ramppigeneraattoria. Generaattoria voidaan siis pitää vahvistimena:

Erillinen heräteEdit

1930-luvun dieselgeneraattorin vaihtovirtageneraattori, jonka yläpuolella on herätedynamo

Suurissa tai vanhemmissa generaattoreissa on tavallista, että erillistä herätedynamoa syötetään virtaa rinnakkain päävirtageneraattorin kanssa. Tämä on pieni kestomagneetti- tai akkukäyttöinen dynamo, joka tuottaa kenttävirran suuremmalle generaattorille.

ItseheräteytysMuutos

Nykyaikaiset generaattorit, joissa on kenttäkäämit, ovat tavallisesti itseherättäviä; eli osa roottorin tuottamasta tehosta käytetään kenttäkäämien virransyöttöön. Roottorin rauta säilyttää jonkin verran jäännösmagnetismia, kun generaattori sammutetaan. Generaattori käynnistetään ilman kytkettyä kuormaa; aluksi heikko kenttä indusoi heikon virran roottorin käämeihin, mikä puolestaan luo aluksi kenttävirran, joka kasvattaa kentän voimakkuutta, mikä kasvattaa indusoitua virtaa roottorissa, ja niin edelleen takaisinkytkentäprosessissa, kunnes kone ”kasvaa” täyteen jännitteeseen.

KäynnistäminenMuutos

Selfexcited generaattorit on käynnistettävä ilman kytkettyä ulkoista kuormaa. Ulkoinen kuorma nielaisee generaattorin sähkötehon ennen kuin kyky tuottaa sähkötehoa voi kasvaa.

Kentän vilkkuminenEdit

Jos koneessa ei ole riittävästi jäännösmagnetismia täyden jännitteen muodostumiseen, yleensä varaudutaan syöttämään roottoriin virtaa toisesta lähteestä. Tämä voi olla akku, tasasähköä tuottava taloyksikkö tai tasasuuntaajalla tasasuuntaa vaihtovirtalähteestä saatava virta. Koska tätä alkuvirtaa tarvitaan hyvin lyhyen aikaa, sitä kutsutaan kentän vilkkumiseksi. Jopa pienet kannettavat generaattoriyhdistelmät saattavat joskus tarvita kentän vilkkumista uudelleenkäynnistykseen.

Kriittinen kenttävastus on suurin kenttäpiirin vastus tietyllä nopeudella, jolla shunttigeneraattori heräisi. Shunttigeneraattori muodostaa jännitteen vain, jos kenttäpiirin vastus on pienempi kuin kriittinen kenttävastus. Se on tangentti generaattorin avoimen piirin ominaisuuksiin tietyllä nopeudella.

Harjaton heräte Muokkaa

Harjaton heräte luo sähkökoneiden roottoriin magneettivuon ilman hiiliharjoja. Sitä käytetään tyypillisesti vähentämään säännöllisiä huoltokustannuksia ja pienentämään harjapalovaaraa. Se kehitettiin 1950-luvulla suuritehoisten puolijohdelaitteiden kehityksen seurauksena. Konseptissa käytettiin synkronikoneen akselilla pyörivää dioditasasuuntaajaa, joka keräsi indusoidut vaihtojännitteet ja tasasuuntaa ne generaattorin kenttäkäämityksen syöttämiseksi.

Harjatonta herätettä ei historiallisesti ole voitu käyttää nopeaan vuonpoistoon, mikä on ollut merkittävä puute. Uusia ratkaisuja on kuitenkin syntynyt. Nykyaikaisissa pyörivissä virtapiireissä on akselilla aktiivisia virranpoistokomponentteja, jotka laajentavat passiivista diodisiltaa. Lisäksi niiden viimeaikainen kehitys suorituskykyisessä langattomassa tietoliikenteessä on toteuttanut täysin kontrolloituja topologioita akselilla, kuten tyristorisuorittimet ja hakkuriliitännät.