Das Funktionsprinzip eines Generators ist sehr einfach. Es entspricht dem Grundprinzip eines Gleichstromgenerators. Auch er beruht auf dem Faradayschen Gesetz der elektromagnetischen Induktion, das besagt, dass Strom in einem Leiter innerhalb eines Magnetfeldes induziert wird, wenn eine Relativbewegung zwischen dem Leiter und dem Magnetfeld stattfindet.
Um die Funktionsweise eines Generators zu verstehen, denken wir an eine einzelne rechteckige Windung, die sich zwischen zwei gegenüberliegenden Magnetpolen befindet, wie oben gezeigt.
Angenommen, diese einzelne Windung ABCD kann sich um die Achse a-b drehen. Nach 90o Drehung kommt die Seite AB oder der Leiter AB der Schleife vor den S-Pol und der Leiter CD vor den N-Pol. In dieser Position steht die tangentiale Bewegung des Leiters AB genau senkrecht zu den magnetischen Flusslinien vom N- zum S-Pol. Daher ist die Rate der Flusszerschneidung durch den Leiter AB hier am größten und für diese Flusszerschneidung gibt es einen induzierten Strom im Leiter AB und die Richtung des induzierten Stroms kann durch die Flemingsche Rechte-Hand-Regel bestimmt werden. Nach dieser Regel ist die Richtung dieses Stroms von A nach B. Gleichzeitig kommt der Leiter CD unter den N-Pol, und auch hier erhalten wir die Richtung des induzierten Stroms, wenn wir die Fleming-Regel anwenden, und sie ist von C nach D.
Nach einer weiteren Drehung um 90o im Uhrzeigersinn kommt die Windung ABCD in die vertikale Position, wie unten gezeigt. In dieser Position ist die tangentiale Bewegung der Leiter AB und CD gerade parallel zu den magnetischen Flusslinien, daher gibt es keinen Flussschnitt, d.h. keinen Strom im Leiter.
Während die Windung ABCD von einer horizontalen Position in eine vertikale Position kommt, verringert sich der Winkel zwischen den Flusslinien und der Bewegungsrichtung des Leiters von 90o auf 0o und folglich wird der induzierte Strom in der Windung von seinem Maximalwert auf Null reduziert.
Nach einer weiteren Drehung um 90o im Uhrzeigersinn kommt die Windung wieder in eine horizontale Lage, und hier kommt der Leiter AB unter den N-Pol und CD unter den S-Pol, und wenn wir hier wieder die Flämingsche Rechte-Hand-Regel anwenden, sehen wir, dass der induzierte Strom im Leiter AB von Punkt B nach A und der induzierte Strom im Leiter CD von D nach C fließt.
Da die Windung an dieser Stelle aus ihrer vertikalen Position in eine horizontale Lage kommt, erreicht der Strom in den Leitern seinen Maximalwert von Null. Das bedeutet, dass der Strom in der geschlossenen Windung von Punkt B nach A, von A nach D, von D nach C und von C nach B fließt, vorausgesetzt, die Schleife ist geschlossen, obwohl dies hier nicht dargestellt ist. Das heißt, der Strom ist umgekehrt zu dem der vorherigen horizontalen Position, als der Strom als A → B → C → D → A zirkulierte.
Während die Drehung weiter zu ihrer vertikalen Position fortschreitet, wird der Strom wieder auf Null reduziert. Wenn sich die Drehung also weiterdreht, wechselt der Strom seinerseits ständig seine Richtung. Während jeder vollen Umdrehung der Drehung erreicht der Strom allmählich seinen Maximalwert, geht dann auf Null zurück und erreicht dann wieder seinen Maximalwert, aber in entgegengesetzter Richtung, und geht wieder auf Null zurück. Auf diese Weise durchläuft der Strom bei jeder 360°-Drehung einen vollen Sinuszyklus. Wir haben also gesehen, wie ein Wechselstrom erzeugt wird, wenn sich eine Drehung in einem Magnetfeld vollzieht. Davon ausgehend kommen wir nun zum eigentlichen Funktionsprinzip eines Wechselstromgenerators.
Nun setzen wir auf jeden Schleifring eine feststehende Bürste. Wenn wir zwei Klemmen einer externen Last mit diesen beiden Bürsten verbinden, erhalten wir einen Wechselstrom in der Last. Dies ist unser elementares Modell eines Wechselstromgenerators.
Nachdem wir das grundlegende Prinzip eines Wechselstromgenerators verstanden haben, wollen wir nun einen Einblick in das grundlegende Funktionsprinzip eines praktischen Wechselstromgenerators erhalten. Bei der Erörterung des grundlegenden Funktionsprinzips eines Generators haben wir davon ausgegangen, dass das Magnetfeld stationär ist und die Leiter (Anker) rotieren. In der praktischen Konstruktion eines Generators sind die Leiter des Ankers jedoch stationär und die Feldmagnete rotieren zwischen ihnen. Der Rotor eines Wechselstromgenerators oder eines Synchrongenerators ist mechanisch mit der Welle oder den Turbinenschaufeln gekoppelt, die mit der Synchrondrehzahl Ns unter einer bestimmten mechanischen Kraft in Drehung versetzt werden, was zu einer Durchtrennung des magnetischen Flusses der stationären Ankerleiter führt, die sich auf dem Stator befinden.
Als unmittelbare Folge dieser Flusszerschneidung beginnen eine induzierte EMK und Strom durch die Ankerleiter zu fließen, die zunächst für den ersten Halbzyklus in eine Richtung und dann für den zweiten Halbzyklus in die andere Richtung fließen, und zwar für jede Wicklung mit einer bestimmten zeitlichen Verzögerung von 120o aufgrund der räumlich versetzten Anordnung von 120o zwischen ihnen, wie in der nachstehenden Abbildung dargestellt. Dieses besondere Phänomen führt zu einem dreiphasigen Stromfluss aus dem Generator, der dann an die Verteilerstationen für den häuslichen und industriellen Gebrauch weitergeleitet wird.