Принцип действия простейшего синхронного генератора и трехфазого генератора переменного тока был рассмотрен ранее (см. § 6.1 и §7.1). Поскольку на роторе могут быть расположены неявно выраженные или явно выраженные полюса, то в соответствии с этим машину называют неявнополюсной или явнополюсной. Явнополюсными выполняют роторы тихоходных (не больше 1000 об/мин) генераторов, используемых для работы, например, с гидротурбинами (гидрогенераторы). Неявнополюсными выполняют роторы быстроходных (1500...3000 об/мин) генераторов паровых турбин (турбогенераторы).

Для электростанции с двигателем внутреннего сгорания предназначены генераторы с независимым возбуждением от машинных возбудителей, генераторы с самовозбуждением от твердых или механических выпрямителей.

Схема генератора с машиннным возбудителем изображена на рисунке 10.1.

Ток в обмотку ротора поступает от генератора постоянного тока с параллельным возбуждением — возбудителя, расположенного на валу синхронного генератора. Мощность возбудителя составляет всего 0,3...3% мощности синхронного генератора. Меньшее значение относится к более мощным генераторам. Напряжение возбудителя генераторов сельских станций не превышает 115 В. Номинальное напряжение этих генераторов составляет 133/230 В, 230/400 В, 400/690 В.

Генераторы с самовозбуждением подразделяются на генераторы с твердыми полупроводниковыми выпрямителями и генераторы с механическим выпрямителем. На рисунке 102 изображена схема генератора с самовозбуждением от полупроводниковых выпрямителей. Принцип действия такого генератора заключается в следующем. При вращении генератора вхолостую в обмотке статора под влиянием остаточного магнетизма полюсов ротора индуктируется небольшая э.д.с. Эта э.д.с. через выпрямители ВС приложена к обмотке возбуждения ОВГ. В замкнутой цепи обмотки возбуждения протекает ток, который усиливает поток остаточного магнетизма, вследствие чего возрастает э.д.с. в обмотке статора. Ток возбуждения увеличивается еще более ит. д.

На рисунке 10.3 приведена упрощенная схема генератора с механическим выпрямителем. В пазах статора, кроме основной силовой обмотки ОО, уложена вспомогательная обмотка ДО с небольшим числом витков, соединенная в звезду или треугольник изолированно от основной. На роторе расположены обмотка возбуждения ОВ и механический выпрямитель MB, напоминающий по устройству и принципу действия коллектор машин постоянного тока. К щеткам через механический выпрямитель подключены концы вспомогательной обмотки якоря, а на кольца выведены концы обмотки индуктора ОВ. На рисунке 10.3, б показан характер тока в цепи обмотки возбуждения.