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利用導線切割磁力線感應出電勢的電磁感應原理，將原動機的機械能變為電能輸出。同步發電機由定子和轉子兩部分組成。定子是發出電力的電樞，轉子是磁極。定子由電樞鐵芯，均勻排放的三相繞組及機座和端蓋等組成。轉子通常為隱極式，由勵磁繞組、鐵芯和軸、護環、中心環等組成。汽輪發電機的極數多為兩極的，也有四極的。

　　轉子的勵磁繞組通入直流電流，產生接近于正弦分布磁場(稱為轉子磁場)，其有效勵磁磁通與靜止的電樞繞組相交鏈。轉子旋轉時，轉子磁場隨同一起旋轉、每轉一周，磁力線順序切割定子的每相繞組，在三相定子繞組內感應出三相交流電勢。發電機帶對稱負載運行時，三相電樞電流合成產生一個同步轉速的旋轉磁場。定子磁場和轉子磁場相互作用，會產生制動轉矩。從汽輪機輸入的機械轉矩克服制動轉矩而作功。發電機可發出有功功率和無功功率。所以，調整有功功率就得調節汽機的進汽量。轉子磁場的強弱直接影響定子繞組的電壓，所以，調發電機端電壓或調發電機的無功功率必須調節轉子電流。

　　發電機的有功功率和無功功率幾何相加之和稱為視在功率。有功功率和視在功率之比稱為發電機的功率因數(力率)，發電機的額定功率因數一般為0.85。

　　供給發電機轉子直流建立轉子勵磁的系統稱為發電機勵磁系統。大型發電機勵磁方式分為：①它勵勵磁系統；②自并激勵磁系統。它勵勵磁是由一臺與發電機同軸的交流發電機產生交流電，經整流變成直流電，給發電機轉子勵磁。自并激勵磁是將來自發電機機端的交流電經變壓器降壓，再整流變成直流電，作為發電機轉子的勵磁。