Harjaton synkroninen generaattori - synkroninen kone , joka toimii vain generaattoritilassa, jonka roottorissa ei ole kollektori-harjakokoonpanoa ja virityskäämin ( roottorissa ) virta indusoituu päävirtalähteen luoman vaihtuvan magneettikentän takia. ja/tai lisästaattorikäämitys .
Harjattomalla synkronisella generaattorilla on useita käytännön toteutuksia, jotka eroavat virran indusoimistavasta kenttäkäämissä ja jännitteen säädössä lähtöliittimissä.
Teknisesti yksinkertaisin on harjaton generaattori, jossa on yhdistelmäheräte ja lisäkäämiin kytketty kompensoiva kapasitanssi. Tällainen generaattori on ulkonapainen synkroninen kone, jonka roottorissa on virityskäämi.
Herätyskäämi on jaettu kahteen osaan, joista kummankin päät on suljettu diodilla . Siten kenttäkäämin indusoitunut virta voi virrata vain yhteen suuntaan, jolloin syntyy jatkuva magneettikenttä.
Staattorissa on kaksi käämiä: ensisijainen ja toisio. Kuorma on kytketty pääkäämiin. Lisäkäämiin on kytketty kompensointikondensaattori . Pääkäämi vie 2/3 staattorin urista ja lisäksi 1/3 koloista. Tarvittaessa staattoriin lisätään toinen käämi 12 voltin vaihtojännitteelle tai muulle, joka tasataan vakiojännitteeksi diodisillalla.
Pääkäämi on jaettu kahteen osaan, jotka sijaitsevat pystysuunnassa 180 astetta ja on kytketty toisiinsa, ja herätekäämi (lisä) koostuu neljästä osasta, jotka on jaettu 90 astetta pysty- ja vaakasuunnassa. Pääkäämin kaksi osaa osuvat pystysuunnassa yhteen kahden magnetointikäämin kanssa, jotka vastaavat kondensaattorin lataamisesta, ja kaksi muuta herätekäämiä sijaitsevat vaakasuorassa ja vastaavat kondensaattorin purkamisesta. Roottori on vuorovaikutuksessa staattorin käämien kanssa 90 asteen välein, toisin sanoen pystyasennossa se on vuorovaikutuksessa pää- ja lisälaitteen kanssa ja vaaka-asennossa ylimääräisen kanssa.
Generaattori toimii seuraavasti. Kun roottori alkaa pyöriä, käämeissä ei ole virtaa. Staattorin ja roottorin magneettipiireissä on kuitenkin jäännösmagnetointi. Jälkimmäisen takia käämeissä alkaa indusoitua virta. Koska diodien ansiosta roottorin käämityksen virta voi virrata vain yhteen suuntaan, roottorin magneettipiiri alkaa magnetoitua. Tässä tapauksessa roottorin luoma pyörivä magneettikenttä indusoi sähkömotorisen voiman staattorin käämeissä . Koska ylimääräinen staattorikäämi on kuormitettu kondensaattoriin, vaihtovirta alkaa virrata sen läpi. Tämä vaihtovirta muodostaa vaihtuvan, mutta pyörimättömän staattorin magneettikentän, joka indusoi sähkömotorisen voiman roottorin käämitykseen. Tämän sähkömotorisen voiman vaikutuksesta roottorin käämiin syntyy virta, joka tasasuuntautuu diodeilla ja magnetoi roottorin entisestään. Tämä puolestaan aiheuttaa sähkömotorisen voiman ja virran kasvun staattorin käämeissä, mikä puolestaan magnetoi roottoria entisestään. Viritysprosessi kehittyy lumivyörynä, kunnes staattorin ja roottorin magneettipiirit siirtyvät kyllästystilaan. Päästaattorin käämissä syntyy nimellisarvoinen sähkömotorinen voima. Generaattori on valmis kytkemään kuorman.
Kun kuorma kytketään pääkäämiin, siihen ilmestyy virta, joka luo oman magneettikentän. Jos generaattorin viritys pysyisi samalla tasolla, jännite sen lähtöliittimissä pienenisi kahdesta syystä: jännitteen pudotus sisäisen resistanssin yli ja magneettikentän siirtymä suhteessa staattorikäämin akseliin. Staattorin käämit on kuitenkin järjestetty siten, että niiden magneettiset akselit pyörivät 90 astetta. Tästä johtuen roottorin magneettikenttä pyörii pääkäämin suuntaan, mikä lisää induktion EMF:ää siinä. Mitä suurempi pääkäämin virta on, sitä suurempi on roottorin magneettikentän kierto. Näin generaattorin lähtöjännite stabiloituu. Tätä säätömenetelmää kutsutaan yhdisteeksi.
Yhdistelmävirityksellä varustettu generaattori on rakenteeltaan yksinkertainen, sillä on alhainen paino ja hinta, mikä johti sen laajaan käyttöön kannettavissa bensiini-sähköyksiköissä ("bensiinivoimaloissa"). Samaan aikaan tämän tyyppisillä generaattoreilla on useita haittoja, nimittäin:
Yhdistelmäherätettä ja kapasitiivista kompensointia käyttävien generaattoreiden haitat on eliminoitu harjattomissa generaattoreissa, joissa on riippumaton heräte. Tässä tapauksessa sähköenergian siirto kenttäkäämiin (vaihtovirran muodossa) tapahtuu pyörivän muuntajan kautta , ja vaihtovirran tasasuuntaus kenttäkäämin tehostamiseksi tapahtuu itse roottorissa tasasuuntaajan ansiosta. Tällaiset generaattorit ovat rakenteeltaan monimutkaisempia (vaatii pyörivän muuntajan). Jännitteen säätö voidaan suorittaa sekä yhdistämällä että käyttämällä elektronista säädintä.