發(fā)電機的發(fā)電過程是一個能量轉(zhuǎn)換過程。比如水流的能量帶動渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，輸出感應(yīng)電動勢，即水庫中水流的能量轉(zhuǎn)化為電能。

發(fā)電機的基本工作過程是通過電磁感應(yīng)將驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)子的各種機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程。

1.DC發(fā)電機的工作原理

DC發(fā)電機工作時，外部機械力驅(qū)動導(dǎo)體線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)，不斷切割磁感應(yīng)線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。圖1顯示了典型的DC發(fā)生器的工作原理。

圖2示出了當(dāng)DC發(fā)電機的轉(zhuǎn)子繞組開始旋轉(zhuǎn)時的工作過程。當(dāng)外部機械力驅(qū)動繞組旋轉(zhuǎn)時，線圈ab和cd分別切割磁感應(yīng)線。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，繞組內(nèi)部產(chǎn)生電流，可以用右手定則判斷電流的方向：感應(yīng)電流通過線圈dccbba、換向器1、電刷A、電流表、電刷B、換向器2形成回路。

圖3所示為DC發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)過90后的工作過程。當(dāng)繞組轉(zhuǎn)90時，繞組兩邊緣處于磁場的物理中性面，電刷不與換向器接觸，因此繞組中沒有電流流過，F(xiàn)=0，轉(zhuǎn)矩消失。

圖4顯示了DC發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組旋轉(zhuǎn)90后的工作過程。在機械外力的作用下，轉(zhuǎn)子繞組繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。此時繞組繼續(xù)切割磁感應(yīng)線，繞組中可產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電流通過繞組abbccd、換向器2、電刷A、電流表、電刷B、換向器1形成回路。

從圖5可以看出，轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電動勢是交流電動勢，但電刷AB端的電動勢是DC電動勢，即轉(zhuǎn)子繞組輸出的電流通過換向器和電刷始終是一個方向，這就是DC發(fā)電機的工作原理。

值得注意的是，在實際的DC發(fā)電機中，轉(zhuǎn)子繞組不是單個線圈，而是由許多線圈組成。繞組中的這些線圈均勻分布在轉(zhuǎn)子鐵芯的槽中，線圈的端部連接到換向器的相應(yīng)滑塊上。換向器實際上是由許多弧形的導(dǎo)電滑板組成，導(dǎo)電滑板之間用云母片絕緣。線圈和換向器的滑動次數(shù)越多，發(fā)電機產(chǎn)生的DC脈沖越小。一般中小型DC發(fā)電機的輸出電壓為115V、230V、460V，大型DC發(fā)電機的輸出電壓為800V左右.

2.交流同步發(fā)電機的工作原理

交流同步發(fā)電機的工作過程可以簡單地看作是DC發(fā)電機中的換向器裝置取消后的工作過程，即發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組旋轉(zhuǎn)過程中沒有換向過程，電流輸出方向發(fā)生變化。

另外，在交流同步發(fā)電機中，轉(zhuǎn)子繞組并不切割磁感應(yīng)線，而是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(勵磁裝置向勵磁繞組施加電流)，使定子繞組切割磁感應(yīng)線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，通過端子引出。圖6是交流發(fā)電機工作過程的示意圖。

交流同步發(fā)電機可根據(jù)定子繞組的輸出相數(shù)設(shè)計成產(chǎn)生單相或多相交流電壓。圖7顯示了產(chǎn)生單相、兩相和三相交流電壓的基本設(shè)置。

圖8是單相交流發(fā)電機的工作原理的示意圖。磁鐵旋轉(zhuǎn)后，在兩個定子繞組A和B中產(chǎn)生正弦波交流電動勢E.產(chǎn)生電動勢的電源叫相，這種發(fā)電機用的是單相兩線供電的交流電，叫單相交流電。這種配電方式稱為單相雙線制。

這種發(fā)電機是在定子槽內(nèi)放置三個結(jié)構(gòu)相同的定子繞組AX、BY、CZ，其中A、B、C稱為繞組的始端，X、Y、Z稱為繞組的末端，這些繞組在空間上相隔120。轉(zhuǎn)子的磁場在空間上按正弦規(guī)律分布。當(dāng)轉(zhuǎn)子被驅(qū)動時