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发电机是发电厂的心脏设备，发电机按其驱动的动力大致可分为水轮发电机（水力）和汽轮发电机（蒸汽）。同步发电机（限于立式水轮发电机）。发电机在正常运行时，在发电机定转子气隙间有一个旋转的合成磁场，这个磁场由两个磁场合成:转子磁场和定子磁场。所谓“同步”发电机，就是指发电机转子磁场的转速（原动机产生）与定子磁场的转速（电力系统频率决定）相等。转子磁场由旋转的通有直流电的转子绕组（磁）产生，转子磁场的转速也就是转子的转速，也即整个机组的转速。
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还画出了在上述短路情况下可以保持暂态稳定的发电机组转子的转速变化情况。故障前，发电机具有额定转速0，=0，短路后，到t时，为正的大值，到b时，=0，随的回摆，发电机因制动而减速，变为负，到对应于0处时为负的大，然后逐渐恢复。动态稳定动态稳定涉及发电机的阻尼力矩问题。所谓阻尼力矩是指当发电机转速变化时，发电机本身所具有的反应于这种转速变化的力矩。所谓正的阻尼力矩，是指这种力矩的方向正好制止（阻尼）转速变化，即当转速增高到大于额定转速时，这个力矩起制动作用；而当转速降低到低于额定转速时，则起加速作用。反之，就叫作有负的阻尼力矩。而负的阻尼力矩的作用，则是进一步推动转速的变化，使之不断加大。
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同步发电机按所用原动机的不同分为汽轮发电机、水轮发电机和柴油发电机 3种。它们结构上的共同点是除了小型电机有用永久磁铁产生磁场以外，一般的磁场都是由通直流电的励磁线圈产生，而且励磁线圈放在转子上，电枢绕组放在定子上。因为励磁线圈的电压较低，功率较小，又只有两个出线头，容易通过滑环引出；而电枢绕组电压较高，功率又大，多用三相绕组，有3个或4个引出头，放在定子上比较方便。
转子由原动机驱动，转速由机组调速器进行调节，这个转速在发电机的铭牌上都有明确标示。定子旋转磁场由通过三相对称电流的定子三相绕组（按120°对称布置）产生，其转速由式确定（式中:p为转子磁对数；f为电力系统频率；n为机组转速）。从式中可见，对某一具体的发电机，其磁对数是固定不变的，而我国电力系统的频率也是固定的，即50Hz（也称工频），可见每一具体的发电机的定子旋转磁场的转速在发电机制造完成后就是“定值”。当然，电力系统的频率并不能真正稳定在50Hz的理论值，而是允许在这个值的上下有微小的波动，也即定子磁场在运行中实际是在额定转速值的周围动态变化的。
传感器起接收和反馈各种信息的作用，真正显示这些数据和执行保护功能的是机组本身的控制系统。柴油发电机原理柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定柴油发电机顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。