同步發電機的工作原理圖
電能是現代社會最主要的能源之一。發電機是將其他形式的能源轉換成電能的機械裝置,最早產生於第二次工業革命時期，由德國工程師西門子於1866年製成，它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產生的能量轉化為機械能傳給發電機，再由發電機轉換為電能。發電機在工農業生產，國防，科技及日常生活中有廣泛的用途。
發電機的形式很多，但其工作原理都基於電磁感應定律和電磁力定律。因此，其構造的一般原則是：用適當的導磁和導電材料構成互相進行電磁感應的磁路和電路，以產生電磁功率，達到能量轉換的目的。
發電機的分類可歸納如下：
發電機 { 直流發電機、交流發電機 { 同步發電機、非同步發電機(很少採用)
交流發電機還可分為單相發電機與三相發電機。
直流發電機 原理圖
2. 結構及工作原理
發電機通常由定子、轉子、端蓋.機座及軸承等部件構成。
定子由機座.定子鐵芯、線包繞組、以及固定這些部分的其他結構件組成。
轉子由轉子鐵芯(有磁扼.磁極繞組)滑環、(又稱銅環.集電環).風扇及轉軸等部件組成。
由軸承及端蓋將發電機的定子，轉子連線組裝起來，使轉子能在定子中旋轉，做切割磁力線的運動，從而產生感應電勢，透過接線端子引出，接在迴路中，便產生了電流。
由於同步發電機一般採用直流勵磁，當其單機獨立執行時，透過調節勵磁電流，能方便地調節發電機的電壓。若併入電網執行，因電壓由電網決定，不能改變，此時調節勵磁電流的結果是調節了電機的功率因數和無功功率。
同步發電機的定子、轉子結構與同步電機相同，一般採用三相形式，只在某些小型同步發電機中電樞繞組採用單相。
工作特性 表徵同步發電機效能的主要是空載特性和負載執行特性。這些特性是使用者選用發電機的重要依據。
空載特性 發電機不接負載時，電樞電流為零，稱為空載執行。此時電機定子的三相繞組只有勵磁電流If感生出的空載電動勢E0（三相對稱），其大小隨If的增大而增加。但是，由於電機磁路鐵心有飽和現象，所以兩者不成正比。反映空載電動勢E0與勵磁電流If關係的曲線稱為同步發電機的空載特性。
電樞反應 當發電機接上對稱負載後，電樞繞組中的三相電流會產生另一個旋轉磁場，稱電樞反應磁場。其轉速正好與轉子的轉速相等，兩者同步旋轉。
同步發電機的電樞反應磁場與轉子勵磁磁場均可近似地認為都按正弦規律分佈。它們之間的空間相位差取決於空載電動勢E0與電樞電流I之間的時間相位差。電樞反應磁場還與負載情況有關。當發電機的負載為電感性時，電樞反應磁場起去磁作用，會導致發電機的電壓降低；當負載呈電容性時,電樞反應磁場起助磁作用,會使發電機的輸出電壓升高。
同步發電機的電壓變化率約為20～40％。一般工業和家用負載都要求電壓保持基本不變。為此，隨著負載電流的增大,必須相應地調整勵磁電流
結構和分類 同步發電機的結構按其轉速分為高速和低（中）速兩種。前者多用於火電廠和核電站；後者多與低速水輪機或柴油機聯動。在結構上，高速同步發電機多用隱極式轉子，低（中）速同步發電機多用凸極式轉子。
隱極式轉子：外表呈圓柱形，在圓柱表面開槽以安放直流勵磁繞組，並用金屬槽楔固緊，使電機具有均勻的氣隙。由於高速旋轉時巨大的離心力，要求轉子有很高的機械強度。隱極式轉子一般由高強度合金鋼整塊鍛成，槽形一般為開口形，以便安裝勵磁繞組。在每一個極距內約有1/3部分不開槽,形成大齒；其餘部分的齒較窄，稱做小齒。大齒中心即為轉子磁極的中心。有時大齒也開一些較小的通風槽，但不嵌放繞組；有時還在嵌線槽底部銑出窄而淺的小槽作為通風槽。隱極式轉子在轉子本體軸向兩端還裝有金屬的護環和中心環。護環是由高強度合金製成的厚壁圓筒，用以保護勵磁繞組端部不至被巨大的離心力甩出；中心環用以防止繞組端部的軸向移動，並支撐護環。此外，為了把勵磁電流通入勵磁繞組，在電機軸上還裝有集電環和電刷。
低速同步發電機柴油機驅動。電機磁極數由4極。對應的轉速為1500及以下。由於轉速較低,一般都採用對材料和製造工藝要求較低的凸極式轉子。
凸極式轉子的每個磁極常由1～2毫米厚的鋼板疊成，用鉚釘裝成整體,磁極上套有勵磁繞組。勵磁繞組通常用扁銅線繞制而成。磁極的極靴上還常裝有阻尼繞組。它是一個由極靴阻尼槽中的裸銅條和焊在兩端的銅環形成的一個短接回路。磁極固定在轉子磁軛上，磁軛由鑄鋼鑄成。凸極式轉子可分為臥式和立式兩類。大多數同步電動機、同步調相機和內燃機或衝擊式水輪機拖動的發電機，都採用臥式結構；
同步發電機是根據電磁感應原理製造的。主要組成部分如圖1。現代交流發電機通常由兩部分線圈構成;為了提高磁場的強度,一部分線圈繞在一個導磁效能良好的金屬片疊成的圓筒內壁的凹槽內,這個圓筒固定在機座上稱為定子。定子內的線圈可輸出感應電動勢和感應電流,所以又稱其為電樞。發電機的另一部分線圈則繞在定子圓筒內的一導磁率強的金屬片疊成的圓柱體的凹槽內,稱為轉子。一根軸穿過轉子中心並將其緊固在一起,軸兩端與機座構成軸承支撐。轉子與定子內壁之間保持小而均勻的間隙且可靈活轉動。這叫做旋轉磁場式結構的無刷同步發電機。
工作時,轉子線圈通以直流電形成直流恆定磁場,在柴油機的帶動下轉子快速旋轉,恆定磁場也隨之旋轉,定子的線圈被磁場磁力線切割產生感應電動勢,發電機就發出電來。
1—前端蓋;2—出風蓋板;3—軸承;4—定子;5—端子箱側板;6—電壓調節器;7—調節器支架;8—端子箱頂蓋;9—端子箱前後板;10—接線板;11—接線板支架;12—端子箱側板;13—吊攀;14—軸承蓋;15—進風蓋板;16—後端蓋;17—勵磁定子;18—勵磁定子固定螺栓;19—軸承;20—旋轉整流器;21—勵磁電樞;22—接地牌;23—轉子;24—風扇;25—永磁機機殼;26—永磁機轉軸;27—永磁機轉子;28—永磁機定子;29—永磁機定子固定螺栓;30—永磁機轉子固定螺栓;31—墊圈;32—永磁機蓋板
圖1 雙軸承發電機剖檢視
轉子及其恆定磁場被柴油機帶動快速旋轉時,在轉子與定子之間小而均勻的間隙中形成一個旋轉的磁場,稱為轉子磁場或主磁場。平常工作時發電機的定子線圈即電樞都接有負載,定子線圈被磁場磁力線切割後產生的感應電動勢透過負載形成感應電流,此電流流過定子線圈也會在間隙中產生一個磁場,稱為定子磁場或電樞磁場。這樣在轉子、定子之間小而均勻的間隙中出現了轉子磁場和定子磁場,這兩個磁場相互作用構成一個合成磁場。發電機就是由合成磁場的磁力線切割定子線圈而發電的。由於定子磁場是由轉子磁場引起的,且它們之間總是保持著一先一後並且同速的同步關係,所以稱這種發電機為同步發電機。
同步發電機的工作原理圖
電能是現代社會最主要的能源之一。發電機是將其他形式的能源轉換成電能的機械裝置,最早產生於第二次工業革命時期，由德國工程師西門子於1866年製成，它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產生的能量轉化為機械能傳給發電機，再由發電機轉換為電能。發電機在工農業生產，國防，科技及日常生活中有廣泛的用途。
發電機的形式很多，但其工作原理都基於電磁感應定律和電磁力定律。因此，其構造的一般原則是：用適當的導磁和導電材料構成互相進行電磁感應的磁路和電路，以產生電磁功率，達到能量轉換的目的。
發電機的分類可歸納如下：
發電機 { 直流發電機、交流發電機 { 同步發電機、非同步發電機(很少採用)
交流發電機還可分為單相發電機與三相發電機。
直流發電機 原理圖
2. 結構及工作原理
發電機通常由定子、轉子、端蓋.機座及軸承等部件構成。
定子由機座.定子鐵芯、線包繞組、以及固定這些部分的其他結構件組成。
轉子由轉子鐵芯(有磁扼.磁極繞組)滑環、(又稱銅環.集電環).風扇及轉軸等部件組成。
由軸承及端蓋將發電機的定子，轉子連線組裝起來，使轉子能在定子中旋轉，做切割磁力線的運動，從而產生感應電勢，透過接線端子引出，接在迴路中，便產生了電流。
由於同步發電機一般採用直流勵磁，當其單機獨立執行時，透過調節勵磁電流，能方便地調節發電機的電壓。若併入電網執行，因電壓由電網決定，不能改變，此時調節勵磁電流的結果是調節了電機的功率因數和無功功率。
同步發電機的定子、轉子結構與同步電機相同，一般採用三相形式，只在某些小型同步發電機中電樞繞組採用單相。
工作特性 表徵同步發電機效能的主要是空載特性和負載執行特性。這些特性是使用者選用發電機的重要依據。
空載特性 發電機不接負載時，電樞電流為零，稱為空載執行。此時電機定子的三相繞組只有勵磁電流If感生出的空載電動勢E0（三相對稱），其大小隨If的增大而增加。但是，由於電機磁路鐵心有飽和現象，所以兩者不成正比。反映空載電動勢E0與勵磁電流If關係的曲線稱為同步發電機的空載特性。
電樞反應 當發電機接上對稱負載後，電樞繞組中的三相電流會產生另一個旋轉磁場，稱電樞反應磁場。其轉速正好與轉子的轉速相等，兩者同步旋轉。
同步發電機的電樞反應磁場與轉子勵磁磁場均可近似地認為都按正弦規律分佈。它們之間的空間相位差取決於空載電動勢E0與電樞電流I之間的時間相位差。電樞反應磁場還與負載情況有關。當發電機的負載為電感性時，電樞反應磁場起去磁作用，會導致發電機的電壓降低；當負載呈電容性時,電樞反應磁場起助磁作用,會使發電機的輸出電壓升高。
同步發電機的電壓變化率約為20～40％。一般工業和家用負載都要求電壓保持基本不變。為此，隨著負載電流的增大,必須相應地調整勵磁電流
結構和分類 同步發電機的結構按其轉速分為高速和低（中）速兩種。前者多用於火電廠和核電站；後者多與低速水輪機或柴油機聯動。在結構上，高速同步發電機多用隱極式轉子，低（中）速同步發電機多用凸極式轉子。
隱極式轉子：外表呈圓柱形，在圓柱表面開槽以安放直流勵磁繞組，並用金屬槽楔固緊，使電機具有均勻的氣隙。由於高速旋轉時巨大的離心力，要求轉子有很高的機械強度。隱極式轉子一般由高強度合金鋼整塊鍛成，槽形一般為開口形，以便安裝勵磁繞組。在每一個極距內約有1/3部分不開槽,形成大齒；其餘部分的齒較窄，稱做小齒。大齒中心即為轉子磁極的中心。有時大齒也開一些較小的通風槽，但不嵌放繞組；有時還在嵌線槽底部銑出窄而淺的小槽作為通風槽。隱極式轉子在轉子本體軸向兩端還裝有金屬的護環和中心環。護環是由高強度合金製成的厚壁圓筒，用以保護勵磁繞組端部不至被巨大的離心力甩出；中心環用以防止繞組端部的軸向移動，並支撐護環。此外，為了把勵磁電流通入勵磁繞組，在電機軸上還裝有集電環和電刷。
低速同步發電機柴油機驅動。電機磁極數由4極。對應的轉速為1500及以下。由於轉速較低,一般都採用對材料和製造工藝要求較低的凸極式轉子。
凸極式轉子的每個磁極常由1～2毫米厚的鋼板疊成，用鉚釘裝成整體,磁極上套有勵磁繞組。勵磁繞組通常用扁銅線繞制而成。磁極的極靴上還常裝有阻尼繞組。它是一個由極靴阻尼槽中的裸銅條和焊在兩端的銅環形成的一個短接回路。磁極固定在轉子磁軛上，磁軛由鑄鋼鑄成。凸極式轉子可分為臥式和立式兩類。大多數同步電動機、同步調相機和內燃機或衝擊式水輪機拖動的發電機，都採用臥式結構；
同步發電機是根據電磁感應原理製造的。主要組成部分如圖1。現代交流發電機通常由兩部分線圈構成;為了提高磁場的強度,一部分線圈繞在一個導磁效能良好的金屬片疊成的圓筒內壁的凹槽內,這個圓筒固定在機座上稱為定子。定子內的線圈可輸出感應電動勢和感應電流,所以又稱其為電樞。發電機的另一部分線圈則繞在定子圓筒內的一導磁率強的金屬片疊成的圓柱體的凹槽內,稱為轉子。一根軸穿過轉子中心並將其緊固在一起,軸兩端與機座構成軸承支撐。轉子與定子內壁之間保持小而均勻的間隙且可靈活轉動。這叫做旋轉磁場式結構的無刷同步發電機。
工作時,轉子線圈通以直流電形成直流恆定磁場,在柴油機的帶動下轉子快速旋轉,恆定磁場也隨之旋轉,定子的線圈被磁場磁力線切割產生感應電動勢,發電機就發出電來。
1—前端蓋;2—出風蓋板;3—軸承;4—定子;5—端子箱側板;6—電壓調節器;7—調節器支架;8—端子箱頂蓋;9—端子箱前後板;10—接線板;11—接線板支架;12—端子箱側板;13—吊攀;14—軸承蓋;15—進風蓋板;16—後端蓋;17—勵磁定子;18—勵磁定子固定螺栓;19—軸承;20—旋轉整流器;21—勵磁電樞;22—接地牌;23—轉子;24—風扇;25—永磁機機殼;26—永磁機轉軸;27—永磁機轉子;28—永磁機定子;29—永磁機定子固定螺栓;30—永磁機轉子固定螺栓;31—墊圈;32—永磁機蓋板
圖1 雙軸承發電機剖檢視
轉子及其恆定磁場被柴油機帶動快速旋轉時,在轉子與定子之間小而均勻的間隙中形成一個旋轉的磁場,稱為轉子磁場或主磁場。平常工作時發電機的定子線圈即電樞都接有負載,定子線圈被磁場磁力線切割後產生的感應電動勢透過負載形成感應電流,此電流流過定子線圈也會在間隙中產生一個磁場,稱為定子磁場或電樞磁場。這樣在轉子、定子之間小而均勻的間隙中出現了轉子磁場和定子磁場,這兩個磁場相互作用構成一個合成磁場。發電機就是由合成磁場的磁力線切割定子線圈而發電的。由於定子磁場是由轉子磁場引起的,且它們之間總是保持著一先一後並且同速的同步關係,所以稱這種發電機為同步發電機。