Alternatör
Çalışma prensibi

Manyetik alana göre hareket eden bir iletken, içinde bir elektromotor kuvveti (EMF) oluşturur (Faraday Yasası). Bu EMF, zıt kutuplu manyetik kutupların altında hareket ettiğinde polaritesini tersine çevirir. Tipik olarak, rotor denilen dönen bir mıknatıs, demir bir çekirdek üzerine bobinler halinde sarılmış stator adlı sabit bir iletken seti içinde döner. Mekanik enerjinin rotoru döndürmesiyle iletkenler etrafındaki manyetik alan değişir bu alan iletkenleri keserek indüklenen bir EMF (elektromotor kuvveti) üretir ve elektrik akımı üretilmiş olur. Dönen manyetik alan stator sargılarında AC voltaj oluşturur. Stator sargılarındaki akımlar rotorun konumuna göre değiştiğinden, alternatör senkron bir jeneratördür.
Sabit mıknatıslı makineler, rotordaki mıknatıslama akımından kaynaklanan kayıptan kaçınır, ancak mıknatısın maliyeti nedeniyle boyutları sınırlıdır. Kalıcı mıknatıs alanı sabit olduğundan, terminal voltajı jeneratörün hızıyla doğrudan değişir.
Rotorun manyetik alanı kalıcı mıknatıslar veya bir alan bobini elektromıknatısı tarafından üretilebilir. Rotorun manyetik alanı indüksiyonla (fırçasız jeneratörlerde), mıknatıslarla (genellikle çok ufak makinalarda) veya fırçalar yardımıyla aktarılacak bir akım ile elde edilebilir.
Otomotiv alternatörleri, alternatörün ürettiği voltajın rotor alan sargısındaki akımı değiştirerek kontrol edilmesini sağlayan rotor sargısı kullanır. Otomobillerde kullanılan alternatörlerde rotordaki manyetik alan her zaman fırçalar ile aktarılan akımla oluşturulur. Böylece rotordaki akım kontrol edilerek alternatörün oluşturduğu voltajın kontrol edilebilmesi sağlanır.
Mıknatıslı alternatör ayrıca rotora akım vermek zorunda olmadığından daha verimlidir fakat mıknatısın maliyeti dolayısıyla büyüklükleri sınırlıdır. Mıknatısın manyetik alanı sabit olduğundan üretilen voltaj devirle birlikte artar.
Fırçasız AC jeneratörler genellikle otomotiv uygulamalarında kullanılanlardan daha büyüktür. Fırçasız alternatörlerde alternatör çalışma prensibine göre ana ve ikaz sistemi olarak ikiye ayrılabilir. Ana sistemin hareketli kısmı olan ana rotor devir sayısına göre değişen sayıda kutuplardan oluşur. Rotordaki ana kutuplar çevirici makinanın devrinde döndürülür. Kutuplarda manyetik akının oluşması için doğru akım gereklidir. Ana kutuplara doğru akım ikaz sistemi tarafından verilir. İkaz sisteminin çalışma prensibi ana sistemle aynı olmakla beraber kutup ve sargılar ters çevrilmiştir. Yani, ikaz sisteminde kutuplar hareketsiz olan ikaz statoru üzerinde, sargılar ise dönen ikaz rotoru üzerinde bulunur. Ana statordaki bağımsız yardımcı sargılardan geçen akım voltaj regülatörü de doğrultularak, ikaz statorundaki kutup sargılarına verilir. Kutuplardan çıkan manyetik akıyı kesen ikaz rotoru üzerindeki bobinlerde üç faz alternatif akım oluşur. Alternatif akım, rotordaki döner köprü diyotlarda doğrultularak ana rotora(ana kutuplara) doğru akım olarak aktarılır. Fırçasız alternatörlere yük uygulandığında, voltaj düşümü önlemek ve voltajı istenilen seviyede tutmak için voltaj regülatörü kullanılır.
Otomatik voltaj kontrol cihazı, çıkış voltajını sabit tutmak için alan akımını kontrol eder. Sabit armatür bobinlerinden gelen çıkış voltajı talepteki artış nedeniyle düşerse, voltaj regülatörü (VR) aracılığıyla döner alan bobinlerine daha fazla akım beslenir. Bu, alan bobinleri etrafındaki manyetik alanı artırır ve armatür bobinlerinde daha yüksek bir voltaj oluşturur. Böylece, çıkış voltajı asıl değerine geri getirilir.
Merkezi elektrik santrallerinde kullanılan alternatörler ayrıca reaktif gücü düzenlemek ve güç sistemini anlık arızaların etkilerine karşı dengelemeye yardımcı olmak için alan akımını kontrol eder. Genellikle, dönen manyetik alanın birbirine göre üçte bir periyot kaydırılmış üç fazlı akım üretmesi için fiziksel olarak ofsetlenmiş üç grup stator sargısı vardır.