Po lewej stronie pokazano samowzbudną prądnicę prądu stałego typu shunt-wound, a po prawej stronie prądnicę prądu stałego typu magneto z magnesami stałymi. Moc wyjściowa prądnicy bocznikowej zmienia się w zależności od poboru prądu, natomiast moc wyjściowa prądnicy magneto jest stała niezależnie od zmian obciążenia.

Samowzbudna prądnica prądu stałego z magnesami o polu bipolarnym. Takie oddzielnie wzbudzane generatory są powszechnie stosowane w dużych elektrowniach przesyłowych. Mniejszy generator może być magneto z magnesami stałymi lub innym generatorem samowzbudnym.

Cewka polowa może być połączona bocznikowo, szeregowo lub złożona z twornikiem maszyny prądu stałego (silnika lub prądnicy).

W przypadku maszyny wykorzystującej cewki polowe, jak ma to miejsce w przypadku większości dużych generatorów, pole musi być ustanowione przez prąd, aby generator mógł wytwarzać energię elektryczną. Chociaż część mocy własnej generatora może być wykorzystana do utrzymania pola po jego uruchomieniu, do uruchomienia generatora potrzebne jest zewnętrzne źródło prądu. W każdym przypadku ważna jest możliwość sterowania polem, ponieważ pozwoli to utrzymać napięcie w systemie.

Zasada wzmacniaczaEdit

Z wyjątkiem generatorów z magnesami trwałymi, generator wytwarza napięcie wyjściowe proporcjonalne do pola magnetycznego, które jest proporcjonalne do prądu wzbudzenia; jeśli nie ma prądu wzbudzenia, nie ma napięcia.

Niewielka ilość mocy dostarczana jako prąd pola może w ten sposób sterować dużą ilością wytwarzanej mocy i może być użyta do jej modulowania. Zasada ta jest bardzo przydatna do regulacji napięcia: jeśli napięcie wyjściowe systemu jest niższe niż pożądane, można zwiększyć prąd wzbudzenia; jeśli napięcie wyjściowe jest wysokie, można zmniejszyć wzbudzenie. Kondensator synchroniczny działa na tej samej zasadzie, ale nie ma wejścia mocy „pierwotnej”; jednakże bezwładność obrotowa oznacza, że może on wysyłać lub odbierać moc w krótkich okresach czasu. Aby uniknąć uszkodzenia maszyny przez nieregularne zmiany prądu, często stosuje się generator rampowy. Generator można zatem traktować jako wzmacniacz:

Oddzielne wzbudzenieEdit

Alternator zespołu prądotwórczego z silnikiem wysokoprężnym z lat trzydziestych, z dynamem wzbudzającym powyżej

W przypadku dużych lub starszych generatorów zwykle stosuje się oddzielne dynamo wzbudzające zasilane równolegle z głównym generatorem mocy. Jest to małe dynamo z magnesem trwałym lub zasilane z akumulatora, które wytwarza prąd pola dla większego generatora.

SamowzbudzanieEdit

Nowoczesne generatory z cewkami polowymi są zwykle samowzbudzane; tzn. część mocy wyjściowej z wirnika jest wykorzystywana do zasilania cewek polowych. Żelazo wirnika zachowuje pewien stopień magnetyzmu szczątkowego po wyłączeniu generatora. Generator jest uruchamiany bez podłączonego obciążenia; początkowe słabe pole indukuje słaby prąd w cewkach wirnika, który z kolei tworzy początkowy prąd pola, zwiększając natężenie pola, zwiększając w ten sposób indukowany prąd w wirniku, i tak dalej w procesie sprzężenia zwrotnego, aż maszyna „buduje się” do pełnego napięcia.

StartingEdit

Samowzbudne generatory muszą być uruchamiane bez podłączonego obciążenia zewnętrznego. Jeśli maszyna nie ma wystarczającej ilości magnetyzmu szczątkowego do wytworzenia pełnego napięcia, zwykle przewiduje się możliwość podania prądu do wirnika z innego źródła. Może to być akumulator, urządzenie domowe dostarczające prąd stały lub prąd wyprostowany ze źródła prądu zmiennego. Ponieważ ten początkowy prąd jest wymagany przez bardzo krótki czas, nazywa się go błyskiem pola. Nawet małe przenośne zespoły prądotwórcze mogą od czasu do czasu potrzebować błysku pola w celu ponownego uruchomienia.

Krytyczna rezystancja pola jest maksymalną rezystancją obwodu pola dla danej prędkości, z jaką wzbudziłaby się prądnica bocznikowa. Generator bocznikowy wzbudza napięcie tylko wtedy, gdy rezystancja obwodu pola jest mniejsza niż krytyczna rezystancja pola. Jest to styczna do charakterystyki obwodu otwartego prądnicy przy danej prędkości.

Wzbudzenie bezszczotkoweEdit

Wzbudzenie bezszczotkowe wytwarza strumień magnetyczny na wirniku maszyn elektrycznych bez potrzeby stosowania szczotek węglowych. Jest ono zazwyczaj stosowane w celu zmniejszenia kosztów regularnej konserwacji i zmniejszenia ryzyka pożaru szczotek. Został on opracowany w latach 50-tych XX wieku, w wyniku postępu w dziedzinie urządzeń półprzewodnikowych dużej mocy. Koncepcja polegała na zastosowaniu prostownika z obracającą się diodą na wale maszyny synchronicznej do zbierania indukowanego napięcia przemiennego i prostowania go w celu zasilenia uzwojenia pola generatora.

Wzbudzenia bezszczotkowe były historycznie pozbawione szybkiej deregulacji strumienia, co stanowiło ich główną wadę. Pojawiły się jednak nowe rozwiązania. Nowoczesne obwody wirujące zawierają aktywne komponenty de-ekscytacji na wale, rozszerzając pasywny mostek diodowy. Ponadto, ostatnie osiągnięcia w zakresie wysokowydajnej komunikacji bezprzewodowej pozwoliły zrealizować w pełni kontrolowane topologie na wale, takie jak prostowniki tyrystorowe i interfejsy choppera.

.