Električni generator, imenovan tudi dinamo, je vsak stroj, ki pretvori mehansko energijo v električno energijo za prenos in distribucijo po daljnovodih za domače, komercialne in industrijske odjemalce. Proizvajalci proizvajajo tudi električno energijo, potrebno za avtomobile, letala, ladje in vlake.
Mehanska moč električnega generatorja se običajno pridobi iz vrtljive gredi in je enaka navoru gredi, pomnoženem z rotacijsko ali kotno hitrostjo. Mehanska moč lahko izvira iz številnih virov: hidravličnih turbin na jezovih ali slapovih; vetrne turbine; parne turbine z uporabo pare, proizvedene s toploto pri zgorevanju fosilnih goriv ali iz jedrske cepitve; plinske turbine, ki gorijo plin neposredno v turbini; ali bencinski in dizelski motorji. Konstrukcija in hitrost generatorja se lahko močno razlikujeta, odvisno od značilnosti mehanskega osnovnega motorja.
Skoraj vsi generatorji, ki se uporabljajo za oskrbo z električnimi omrežji, ustvarjajo izmenični tok, ki v določeni frekvenci obrne polarnost (običajno 50 ali 60 ciklov ali dvojni preobrat v sekundi). Ker je v električno omrežje priključenih več generatorjev, morajo za istočasno proizvodnjo delovati isto frekvenco. Zato so znani kot sinhroni generatorji ali v nekaterih okoliščinah alternatorji.
Sinhroni generatorji
Glavni razlog za izbiro izmeničnega toka za elektroenergetska omrežja je, da nenehno spreminjanje s časom omogoča uporabo transformatorjev. Te naprave pretvorijo električno energijo ne glede na napetost in tok, ki jo ustvarijo, v visoko napetost in nizki tok za prenos na dolge razdalje, nato pa jo pretvorijo v nizko napetost, primerno za vsakega posameznega potrošnika (običajno 120 ali 240 voltov za domače storitve). Posebna oblika uporabljenega izmeničnega toka je sinusni val, ki ima obliko, prikazano na sliki 1. To je bilo izbrano, ker je edina ponavljajoča se oblika, za katero se lahko dva vala, ki sta se časovno odmaknila, dodata ali odštevata in imata nastane enaka oblika kot rezultat. Idealno je torej imeti vse napetosti in tokove sinusne oblike. Sinhroni generator je zasnovan tako, da daje to obliko tako natančno, kot je praktično. To bo postalo očitno, ko bodo glavne komponente in značilnosti takega generatorja opisane spodaj.
Rotor
Elementarni sinhronski generator je prikazan v prerezu na sliki 2. Osrednja gred rotorja je povezana z mehanskim premikalnikom. Magnetno polje proizvajajo prevodniki ali tuljave, navite v reže, vrezane na površino valjastega železnega rotorja. Ta niz tuljav, povezanih v serijo, je tako znan kot terensko navijanje. Položaj poljskih tuljav je tak, da je navzven usmerjena ali radialna komponenta magnetnega polja, ki nastaja v zračni reži do statorja, približno sinusnoidno razporejena po obodu rotorja. Na sliki 2 je gostota polja v zračni reži največja navzven na vrhu, največ na dnu in nič na obeh straneh, kar pomeni sinusoidno porazdelitev.
Stator
Stator osnovnega generatorja na sliki 2 je sestavljen iz valjastega obroča iz železa, ki omogoča enostavno pot magnetnega pretoka. V tem primeru stator vsebuje samo eno tuljavo, pri čemer sta obe strani nameščeni v režah v železu, konci pa so povezani z ukrivljenimi vodniki okoli oboda statorja. Tuljava običajno sestoji iz več obratov.
Ko se rotor vrti, se v tuljavi statorja sproži napetost. V vsakem trenutku je velikost napetosti sorazmerna s hitrostjo, s katero se magnetno polje, ki ga obkroži tuljava, spreminja s časom - tj. Hitrost, s katero magnetno polje prehaja dve strani tuljave. Napetost bo torej največja v eno smer, ko se je rotor obrnil za 90 ° od položaja, prikazanega na sliki 2, in bo največji v nasprotni smeri za 180 ° kasneje. Valovna oblika napetosti bo približno sinusne oblike, prikazane na sliki 1.
