Monofasig of driefasig?

Een generator van meer dan een paar kW heeft altijd drie stroomaansluitingen (iedere stroomaansluiting levert bijvoorbeeld 20A op 230V) en/of een triphasé aansluiting.

Enkelvoudige alternatoren

De veldwikkeling is de draaiende wikkeling (rotor). Je zal vaak de engelse benaming exciter (bekrachtiging) aantreffen. De veldwikkeling zorgt voor een draaiend magnetisch veld. De veldwikkeling heeft electriciteit nodig om een magnetisch veld op te bouwen. De nodige stroom wordt aangevoerd door twee sleepcontacten (meestal zijn dat twee kopersporen). Het geleverd vermogen is een veelvoud van het vermogen dat nodig is voor de bekrachtiging.

Op de afbeelding kan men de vaste sleepkontacten zien die het vermogen (bekrachtiging) overbrengen naar de ringen op de rotor. Het vermogen dat ontwikkeld wordt in de stator is ongeveer 50× sterker dan de bekrachtiging; dit vermogen wordt door de aandrijfmotor geleverd.

De enkelvoudige alternator wordt nog gebruikt bij lage vermogens, waarbij de complexiteit van een extra trap geen voordelen oplevert. In vergelijking met de tweetraps alternator reageert de generator sneller op veranderingen van de bekrachtiging. Enkeltraps alternatoren worden soms nog toegepast in situaties waar men snel moet kunnen reageren op een veranderlijke belasting zoals generator-lasposten.

Enkelvoudige alternatoren hebben soms permanente magneten in plaats van een rotor dat extern bekrachtigd wordt. Omdat het magnetisch veld niet geregeld kan worden is de uitgangsspanning niet stabiel en hangt af van de belasting. Deze generatoren leveren vermogen aan een omvormer die de spanning en frekwentie stabiliseren. Dit systeem kan men terugvinden in kleine generatoren met omvormer-technologie, maar ook in grote windmolens. Een kenmerk is dat de rotatie van de generator niet net-gesynchroniseerd moet zijn.

De alternator in een auto is een volwaardige generator. Een eigenschap is dat de wisselspanning in de alternator zelf wordt gelijkgericht door een diodebrug. Een kleine ventilator koelt de diodes en zorgt dat de alternator lang meegaat. De ingebouwde regelelectronica stelt de exciterstroom in en bepaalt zo de uitgangspanning. Zoals de meeste generatoren is dit ook een driefasige generator.

Een alternator zonder veldwikkeling is een magneto. Het magnetisch veld wordt opgewerkt door een magneet. Een magneto wordt enkel gebruikt voor lage vermogens (de fiets"dynamo" is in feite een magneto).

Enkelvoudige alternatoren worden bijna niet meer gebruikt. Vanaf een zeker vermogen (ongeveer 10kW) worden ze vervangen door een tweetraps alternator die geen sleepringen meer nodig heeft (brushless). Op deze pagina is er meer informatie te vinden over deze alternatoren.

De eerste trap (A) is de bekrachtigingsalternator. Het is een omgekeerde alternator (de stator is de veldwikkeling). De rotor levert het vermogen dat gelijkgericht een doorgestuurd wordt naar de rotor van de hoofdalternator (B).

Het voordeel van een tweetraps alternator is dat de bekrachtiging (van de eerste trap) minder sterk moet zijn, de eerste trap versterkt als het ware de bekrachtiging voor de hoofdalternator. De stuurelectronica kan daardoor kleiner uitgevoerd worden.

Instelling van de exciterstroom (bekrachtiging)

• De exciterstroom regelt de uitgangsspanning van de alternator bij eenvoudige installaties (eilandbedrijf).

• Als de alternator aan het electriciteitsnet gekoppeld is, dan regelt de exciterstroom het blindvermogen van de generator (die moet minimaal zijn). Door het wijzigen van de bekrachtiging kan de generator extra blindvermogen leveren, bijvoorbeeld als er inductieve belastingen aangesloten zijn.

Gladde of uitspringende polen

Traagdraaiende alternatoren hebben uitspringende polen (tot meer dan 100 polenparen voor grote alternatoren die in waterkrachtcentrales gebruikt worden). De omwentelingssnelheid is omgekeerd evenredig kleiner net het aantal polen, bijvoorbeeld 60 omwentelingen/minuut voor een alternator met 50 polenparen.

Het aantal polenparen in de rotor moet overeenkomen met het aantal polenparen in de stator.

Alternatoren en motoren hebben doorgaans verdeelde wikkelingen (enroulements répartis) of verschoven statorpolen. Bij generatoren wordt dit gedaan om een spanning te bekomen die meer sinusvormig is, bij motoren om een meer gelijkmatige koppel te bekomen.

Extra links:

• De opwekkingsdynamo werd vroeger gebruikt als er nog geen geschikte gelijkrichters bestonden.

• Specifieke componenten van de alternator (demper wikkelingen, enz) worden hier besproken.