Till vänster visas en självutlöst likströmsgenerator med shuntlindning och till höger en magneto likströmsgenerator med permanentfältsmagneter. Den shuntlindade generatorns effekt varierar med strömuttaget, medan magnetoeffekten är jämn oavsett belastningsvariationer.

En separat exciterad likströmsgenerator med bipolära fältmagneter. Separat exciterade generatorer som denna används ofta i storskaliga kraftöverföringsanläggningar. Den mindre generatorn kan vara antingen en magneto med permanenta fältmagneter eller en annan självexciterad generator.

En fältspole kan vara ansluten i shunt, i serie eller i förening med ankaret i en likströmsmaskin (motor eller generator).

För en maskin som använder fältspolar, vilket är fallet i de flesta stora generatorer, måste fältet etableras av en ström för att generatorn ska kunna producera elektricitet. Även om en del av generatorns egen effekt kan användas för att upprätthålla fältet när den väl startar, behövs en extern strömkälla för att starta generatorn. I vilket fall som helst är det viktigt att kunna styra fältet eftersom detta upprätthåller systemspänningen.

FörstärkarprincipenRedigera

Med undantag för permanentmagnetgeneratorer producerar en generator en utgångsspänning som är proportionell mot magnetfältet, vilket är proportionellt mot exciteringsströmmen; om det inte finns någon exciteringsström finns det ingen spänning.

En liten mängd effekt som tillförs som fältström kan således styra en stor mängd genererad effekt och kan användas för att modulera den. Denna princip är mycket användbar för spänningsreglering: om systemets utgångsspänning är lägre än önskat kan excitationsströmmen ökas; om utgångsspänningen är hög kan excitationen minskas. En synkronkondensator fungerar enligt samma princip, men det finns ingen tillförd kraft som ”drivkraft”; rotationströgheten innebär dock att den kan sända eller ta emot kraft under korta tidsperioder. För att undvika skador på maskinen genom oregelbundna strömförändringar används ofta en rampgenerator. En generator kan således betraktas som en förstärkare:

Separat excitationEdit

Alternator i 1930 års dieselgeneratoraggregat, med exciteringsdynamo ovanför

För stora, eller äldre, generatorer är det vanligt att en separat exciteringsdynamo drivs parallellt med huvudkraftgeneratorn. Detta är en liten dynamo med permanentmagnet eller batteri som producerar fältströmmen för den större generatorn.

SjälvspänningRedigera

Moderna generatorer med fältslingor är vanligen självspända, dvs. en del av den kraft som utgår från rotorn används för att driva fältslingorna. Rotorjärnet behåller en viss grad av kvarvarande magnetism när generatorn är avstängd. Generatorn startas utan att någon belastning är ansluten; det initialt svaga fältet inducerar en svag ström i rotorns spolar, som i sin tur skapar en initial fältström, vilket ökar fältstyrkan och därmed den inducerade strömmen i rotorn, och så vidare i en återkopplingsprocess tills maskinen ”bygger upp” till full spänning.

StartingEdit

Självexciterade generatorer måste startas utan någon extern belastning ansluten. Extern belastning kommer att sänka den elektriska effekten från generatorn innan kapaciteten att generera elektrisk effekt kan öka.

FältblinkningEdit

Om maskinen inte har tillräckligt med restmagnetism för att byggas upp till full spänning, finns det vanligen en möjlighet att injicera ström i rotorn från en annan källa. Detta kan vara ett batteri, en husenhet som ger likström eller likriktad ström från en växelströmskälla. Eftersom denna inledande ström behövs under en mycket kort tid kallas den fältblinkning. Även små bärbara generatoraggregat kan ibland behöva fältblinkning för att starta om.

Det kritiska fältmotståndet är det maximala fältkretsmotståndet för en given hastighet med vilket shuntgeneratorn skulle excitera. Shuntgeneratorn kommer att bygga upp spänning endast om fältkretsmotståndet är mindre än det kritiska fältmotståndet. Det är en tangent till generatorns öppna kretsegenskaper vid ett givet varvtal.

Borstlös exciteringRedigera

Borstlös excitering skapar det magnetiska flödet på rotorn i elektriska maskiner utan att det behövs kolborstar. Den används vanligtvis för att minska de regelbundna underhållskostnaderna och för att minska risken för borstbränder. Den utvecklades på 1950-talet som ett resultat av framstegen inom högeffektiva halvledaranordningar. Konceptet gick ut på att använda en roterande diodlikriktare på synkronmaskinens axel för att skörda inducerade växelspänningar och likrikta dem för att mata generatorns fältlindning.

Brushless excitation har historiskt sett saknat den snabba flödesavregleringen, vilket har varit en stor nackdel. Nya lösningar har dock dykt upp. Moderna roterande kretsar innehåller aktiva de-exciteringskomponenter på axeln som utökar den passiva diodbryggan. Dessutom har den senaste utvecklingen inom högpresterande trådlös kommunikation lett till helt kontrollerade topologier på axeln, t.ex. tyristordrivenheter och choppergränssnitt.