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交流同步发电机是根据电磁感应原理制成的。即根据导体在磁场中切割磁感线而产生感应电动势的原理而制造。图5—1所示为同步发电机原理示意图，从图中可以看到，线圈ab-cd在永久磁铁或电磁铁内作顺时针旋转时，线圈的ab边和cd边将会不断地切割磁感线，线圈也就会产生大小和方向按周期变化的交变电动势。这个交变电动势和气隙中的磁通密度成正比，而气隙中的磁通密度则是按正弦规律来分布的，因此线圈中感应的交变电动势也是按正弦规律变化的。如果用电刷和滑环将这个线圈和外电路连接起来，外电路就会有正弦交流电流过。
可知只有在增强磁感应强度B、加长切割磁感线的导体有效长度L和增大导体切割磁感线的速度V的情况下，才能得到较大的感应电动势。
在实际应用的发电机内线圈是绕在铁芯上的，其磁场一般也是用线圈励磁的电磁铁来形成的。这时磁感应强度B增强了；线圈也由一匝改为许多匝联在一起，从而使切割磁感线的导体L增长了；并且线圈旋转得也更快了，致使导体以很高的速度u切割磁感线。
通常将绕在铁芯上用来产生感应电动势的线圈叫做电枢，而将形成磁场的永久磁铁和电磁铁称作磁场。当发电机的磁场不动而电枢转动时，称为旋转电枢式发电机。如果将磁场放在电枢中间，使磁场旋转而电枢不动，则这种发电机就称作旋转磁场式发电机。
图5—2所示为旋转电枢式发电机示意图，这种发电机的额定电压都不高(一般均不超过500V)，主要原因是：电枢线圈的电流必须通过滑环与电刷接入外电路，而当滑环问的电压(也即电刷问的电压)很高时，容易因打火而引发火灾；并且由于电枢所占的空间有限，而线圈匝数增多会导致绝缘层加厚而限制了电枢电压的增高；当电机高速旋转时，由于振动和离心现象使电枢极易损坏；同时，电枢的构造比较复杂，因此制造成本高、销售价格贵。因而采用这种设计的同步发电机极少，只偶尔在小功率同步发电机中才能看到。
旋转磁场式同步发电机则如图5—3所示，这种结构的同步发电机可以避免旋转电枢式发电机所存在的主要缺点，能够获得极好的运行特性和优良的性能价格比，并且还可以将发电机的容量和电压提高很多。由于磁场励磁线圈所需要的电压均在250V以下，故其构造和绝缘要求都比电枢要简单得多。在这种旋转磁场式发电机转子铁芯上每极都绕有励磁线圈，励磁所需要的直流电由直流电源经过滑环与电刷供给。当同步发电机转子在原动机的拖动下旋转时，它的磁场也将随着一起转动，这时磁场(即磁感线)将切割嵌置在定子槽中的绕组(即电枢)，从而在定子绕组内产生感应电动势。而这个感应电动势最高却可达到35000V，所以大型同步发电机均采用旋转磁场式。
