De stappenmotor A
Enkel de stappenmotoren met permanente magneten kunnen als generator gebruikt worden (sommige stappenmotoren zijn gebaseerd op de variabele reluctantie en kunnen niet als generator gebruikt worden).

Een dergelijke motor kan gebruikt worden als een kleine alternator, maar is niet geoptimaliseerd voor deze funktie. De permanente magneten hebben de neiging de generator in een bepaalde stand te blokkeren. De spanning is niet gestabiliseerd en hangt af van het toerental.

De wikkelingen mogen niet in parallel geschakeld worden, maar de spanning van alle wikkelingen moet apart gelijkgericht worden en kan dan in parallel gezet worden.

Een dergelijke generator kan aangedreven worden door een kleine windmolen om wat vermogen te leveren (alarmsysteem, noodverlichting,...). De geleverde energie moet in een batterij gebufferd worden.

Er bestaan ook motoren die driefasig aangestuurd worden, zij worden gebruikt als de aandrijving aan een constant koppel moet gebeuren (capstan en drum motor van videorecorders, afbeelding rechts). Deze motoren kunnen zeer goed als generator gebruikt worden, een driefasige gelijkrichter is hier nodig.

Kleine windturbines voor particulier gebruik (vermogen van 500W tot 2kW) zijn gebouwd als alternator met permanente magneten. De spanning en frekwentie stijgt met het toerental en een omvormer is nodig om het vermogen correct op het net te steken (identieke werking als de inverter van een zonnepanneel).

De dynamo van een velo is ook een kleine generator van het magneto-type (vaste wikkeling en draaiende magneet). De constructie is zodanig, dat het vermogen beperkt wordt om het doorslaan van de gloeilampen tegen te gaan. Daardoor is het niet mogelijk meer dan 3W uit een fietsdynamo te halen.

De alternator wordt als stroombron gebruikt in een kleine led taslamp. De energie wordt in een lithium accu opgeslagen van het type LIR2035. De capaciteit van het accu is veel lager dan die van een niet-oplaadbare batterij, ten hoogste 70mAh in plaats van 200mAh.

De accu heeft het niet lang volgehouden wegens het ontbreken van een regelcircuit. Dit speelt geen rol bij de ontlading (de stroom door de leds valt op nul als de spanning onder de 2.8V komt), maar de accu kan overladen worden met als gevolg een lekkende accu die zijn electroliet verliest. Er waren duidelijke tekens van electroliet toen ik de taslamp open deed.

De auto-alternator A
Dit is een veel betere optie dan je zou denken voor kleine en middelmatige vermogens.
Een auto-alternator produceert wisselspanning die gelijkgericht en gestabiliseerd wordt. De gelijkspanning kan zo gebruikt worden (halogeen en led verlichting), maar kan ook naar een omvormer gestuurd worden om wisselspanning te maken. De omvormer kan enkel goed werken als er een stabiele stroomvoorziening is, een bufferbatterij is nodig.

Men zal een 12V alternator gebruiken voor kleine vermogens (tot ongeveer 750W en overschakelen op een vrachtwagen alternator bij hogere vermogens (24V). Een alternator levert vermogen over een breed werkingsgebied (bijvoorbeeld 1000 tot 7000 toeren) en is dus ideaal voor veranderlijke energiebronnen (kleine windmolens).

Een vrachtwagen alternator voor het opvangen van windenergie kan gebruikt worden samen met zonnepanelen (die ook gelijkspanning leveren): beide leveren energie op verschillende tijdstippen.

Het gebruik van een bufferbatterij van voldoende capaciteit maakt het systeem zeer soepel. Er is altijd laagspanning aanwezig en dagelijks kan de omvormer een paar uur ingeschakeld worden om 240V te leveren. Het is mogelijke een volledig huis in eilandbedrijf te laten werken.

Alternatoraanpassingen voor windmolengebruik

De overdracht van vermogen naar de windmolen is optimaal als het koppel (belasting) met de windsnelheid stijgt, maar de auto-alternator is daar oorspronkelijk niet op voorzien. Als er weinig wind is, kan de alternator zijn minimale toerental niet bereiken om stroom te leveren. In tegendeel, de exciterstroom is maximaal, waardoor er meer stroom uit de batterij getrokken wordt dan dat er stroom geleverd wordt. De batterij wordt dan ontladen. De hoge exciterstroom blokkert de alternator in een vaste positie en verhindert dat die zou beginnen draaien.

De exciterstroom moet aangepast worden aan het toerental van de windmolen. De exciterstroom mag gerust nul zijn als de windmolen niet draait, of zeer traag draait. Het remanent magnetisme is voldoende om het systeem te doen aanlopen. De bekrachtiging moet oplopen als het toerental stijgt: de alternator vormt dan een stijgende belasting om de omwentelingssnelheid te beperken. Als de batterij volledig geladen is, mag de exciterstroom niet dalen (de mechanische belasting zou wegvallen), maar moet het extra vermogen opgebruikt worden in belastingsweerstanden.

De bekrachtigingsstroom kan door een eenvoudige schakelende voeding geleverd worden, de hoge zelf-induktie van de veldwikkeling en een vrijloopdiode zorgen ervoor dat de stroom afgevlakt wordt.

Asynchrone generator B
De asynchrone generator is een kortsluitankermotor die extern aangedreven wordt.
Men heeft hier monofasige (laagvermogen) en driefasige generatoren (medium vermogen).
De generator kan zowel in eilandgebruik als gekoppeld op het electriciteitsnet werken. De afregeling is complex, in eilandgebruik moet de belasting resistief zijn (of gecorrigeerd zijn), de spanning is niet erg stabiel.

Het toerental mag varieren in een beperkt gebied. De slip is meestal beperkt tot 30% van het nominaal toerental, dus bijvoorbeeld 1550 - 2000 toeren per minuut voor een motor met een nominaal toerental van 1450 RPM. Een asynchrone generator is aangewezen voor kleine waterkrachtcentrales.

Double Fed Induction Generator B
Deze generator is gebaseerd op de sleepankermotor, die hier echter volledig anders gebruikt wordt.
Deze alternator kan asynchroon werken dankzij de stuurelektronica.
Deze generatoren worden meestal gebruikt gekoppeld op het net. Vanwege het hoog rendement en de mogelijkheid om het toerental te variëren worden dergelijke generatoren vaak in windmolens aan land gebruikt.

Deze laatste twee asynchrone generatoren worden hier verder behandeld.

Synchrone generator
Dit is de klassieke alternator die volledig synchroon met het net moet werken.
De alternator kan zowel in eilandbedrijf als gekoppeld op het net werken. De werking is zeer stabiel, het rendement is hoog. De regelelectronica stabiliseert de uitgangsspanning.

Het toerental ligt vast: men zal een alternator gebruiken als de bron met een constante toerental kan werken (dieselgenerator). Losgekoppeld van het net mag het toerental variëren. Er bestaan alternatoren voor alle mogelijke vermogens, zowel kleine draagbare dieselgeneratoren als zware generatoren in kerncentrales.

Inverter generator A∿
Het betreft kleine draagbare generatoren, meestal met een benzinemotor. De opwekking gebeurt door een alternator met een rotor met permanente magneten. Meestal is het toerental van de motor niet vast (stijgt met de belasting om meer vermogen te kunnen opwekken). De variabele wisselspanning wordt omgezet naar een wisselspanning met vaste frekwentie en spanning. Deze generatoren zijn enkel voorzien voor eilandgebruik.

Het voordeel van een inverter generator is dat de benzinemotor trager kan draaien bij deellast (lager verbruik) als het electrisch verbruik laag is. Invertor-generatoren zijn voorzien van een benzinemotor waarvan het verbruik afhangt van het toerental, het verbruik van dieselmotoren hangt hoofdzakelijk van de belasting af en veel minder van het toerental waardoor het gebruik van een omvormer geen meerwaarde biedt.

Om de fabrikagekosten verder te drukken is de generator vaak uitgerust met permanente magneten en de spanning wordt tot op de juiste waarde getransformeerd door de electronica.