电是现代生活中最常见的，也是最必不可少的东西。大家都知道，电是从发电厂发出来的，可是，发电厂又是怎么发出电的呢？这可能很多人就不知道了。

常见的发电厂类型有火力发电厂、水力发电厂、风力发电厂、核电站等等，而整个发电过程实际就是把各种能量转换为电能的过程。比如说火力发电站，就是燃烧燃料将其化学能转换为热能，然后在加热锅炉中的水成蒸汽，推动汽轮机做功，将热能转化为机械能，最后通过发电机组将机械能转化为电能，从而完成整个发电过程。其他的水力、风力、甚至核发电站，工艺流程上也差不多。

在发电厂中，最关键的设备就是发电机，它是直接产生电能的设备。学过初中物理的都知道电磁感应定律：放在变化磁通量的导体，都会产生电动势。如果是闭合导体在变化的磁场中，或者闭合导体在磁场中做切割运动，均会在导体中产生电流。这也就是发电机工作的基本原理。

以火力发电为例，其发电过程如下：使用燃料（如煤）将锅炉的水烧成水蒸气（一般是高压水蒸气），然后用水蒸气推动汽轮机转动。这个是不是很像以前烧煤的火车，只不过蒸汽火车是推动活塞做往复运动，经过机械转换为圆周运动，从而带动火车向前跑。而火力发电中汽轮机是与发电机连接的，汽轮机带着发电机的转子转动。

发电机里面有个定子，由铁芯、机座、线圈等构成，主要用于产生固定磁场。而发电机中的转子，主要由转子绕组、导磁的铁心以及转子轴伸、护环、中心环和风扇等组成，在其旋转的时候，切割定子产生的磁场并产生电动势。由于电动势是在转子上产生，所以需要使用三个滑环引出三相交流电，并配送出去。这种发电方式的发电机叫做转枢式发电机，是从运动的转子端产生电能，因此功率不能做得很大，一般在早期发电机或者小型发电机上应用。

目前最常用的发电机工作模式为转极式，其结构是在定子上安装三相线圈匝数相等的线圈绕组，而在转子上安装磁极和励磁绕组，利用二个滑环向转子励磁绕组通入直流励磁电流，在转子上产生恒定磁场。当转子旋转时，该磁场也跟着旋转，旋转的磁场经过定子的三相对称绕组，相当于定子的三相绕组切割磁场，因此在定子三相绕组中感应三相对称电势，连接闭合回路后就输出三相交流电。这种方式由于电能是从固定的定子端产生，没有运动部件，所以发电功率可以做得很大，目前市面上发电机基本都是使用这种方式。

上面所述就是发电机发电的基本原理和过程，也就是把机械能转化为电能的过程。各种火力、水力、风力、核能等发电厂，都是通过各种方式，将可以利用的能源转为可以带动发电机转动的机械能。比如说火力和核能，都是使用热能加热水，产生水蒸气推动汽轮机（汽轮发电机）。水力发电机，则是通过将水蓄起来，从高处流下推动水轮机，从而带动发电机转子转动（水轮发电机）。而风力发电机，则是直接利用风力推动风车带动发电机发电。

当然，发电厂要完成上面这些看似简单的流程，除了需要制造精良的汽轮机发电机、水轮发电机外，还有相当复杂的配套设备。比如说火力发电，就包括燃烧系统（包括锅炉、省煤器、磨媒机、排粉机、送风机、引风机及风管等）、汽水系统（主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁、冷却系统等）、电气系统（汽轮机、发电机、变压器等）、管网系统、控制系统等组成。因此，虽然看起来发电的原理挺简单，但是要真正地将电发出来，可不是一个简单的工程。

一般发电机组的发电电压是可调的，也有一些小型的发电机出厂就是固定的，在铭牌上一般已经标识好，那么发电机的初始电压又是怎么确定的呢？

根据电磁感应定律可知，一个n匝的线圈，其瞬时电动势计算公式为：ε=n*ΔΦ/Δt，式中n为线圈匝数，ΔΦ为磁通量变化量，Δt为发生变化所用时间，ε为产生的感应电动势。从公式可以看出，发电机的电压和线圈匝数成正比，线圈的匝数越多，发电机发出的电压也就越高。在发电机出厂的时候，根据所需电压的大小，已经设置好确定线圈的匝数。

由于发电厂和实际有电终端有很远的距离，而传输电的导线都会存在一定的电阻。由于这些电阻的存在，会消耗一部分电能为热能，散发到空气中而浪费掉。根据焦耳定律公式Q=IRt可知，线路产生的热量和电流大小成平方比关系，电流越大，产生的热量越大。又根据I=P/U，可知功率一定情况下，电压越高，电流就会越小。因此为了减少在传输途中的损失，电从发电机输出后，都会经过变压器进行升压后再进行输送，到用电端后再使用变压器降为所需要的电压。我国常用的高压电等级有6kV、10kV、35kV、kV、kV、KV、KV。

了解了发电的原理后，是不是感觉发电厂也没有那么神秘和高大上了，甚至自己都可以动手做一个简易的发电机。当然，研究而已，现在发电机已经很普遍，随便买一个也就几百块，没有必要做一个使用，主要想说明一件事情：只要用心去学习、去研究，别人能做到的东西我们也一样可以做到。