Ein elektrischer Generator (zu lateinisch generare ‚hervorholen‘, ‚erzeugen‘) ist eine elektrische Maschine, die Bewegungsenergie in elektrische Energie wandelt. Der Generator ist das Gegenstück zum Elektromotor, der elektrische Energie in Bewegungsenergie wandelt. Er beruht auf dem von Michael Faraday 1831 entdeckten Prinzip der elektromagnetischen Induktion.
Bei allen Generatoren, die mittels elektromagnetischer Induktion arbeiten, ist das Prinzip, mechanische Leistung in elektrische Leistung umzuwandeln, gleich. Die mechanische Leistung (Rotationsenergie) wird dem Generator in Form der Drehung einer mechanischen Welle zugeführt.
Die Umwandlung beruht auf der Lorentzkraft, die auf bewegte elektrische Ladungen in einem Magnetfeld wirkt. Bewegt sich ein Leiter quer (senkrecht) zum Magnetfeld, wirkt die Lorentzkraft auf die Ladungen im Leiter in Richtung dieses Leiters und setzt sie so in Bewegung. Diese Ladungsverschiebung bewirkt eine Potentialdifferenz und erzeugt eine elektrische Spannung zwischen den Enden des Leiters. In der nebenstehenden Animation ist ausschließlich die Verschiebung des Leiters (oder der zwei relevanten Spulenabschnitte) quer senkrecht zum Magnetfeld relevant. Das wird anhand der roten Fläche veranschaulicht. Je größer die Flächenänderung pro Zeitänderung (durchlaufene Strecke des Leiters) ist, desto höher ist die Spannung. Um die Spannung zu erhöhen, werden mehrere in Form einer Spule in Reihe geschaltete Leiter verwendet.
Diese Wirkungsweise ist von derjenigen elektrostatischer Generatoren zu unterscheiden, in denen die Trennung elektrischer Ladungen durch das elektrische und nicht durch das magnetische Feld vorgenommen wird.
Im Inneren des Generators wird der Rotor (auch Läufer genannt) gegenüber dem feststehenden Stator-Gehäuse (auch Ständer genannt) gedreht. Durch das vom Rotor mit einem Dauermagneten oder einem Elektromagneten (Feldspule oder Erregerwicklung genannt) erzeugte, umlaufende magnetische Gleichfeld wird in den Leitern oder Leiterwicklungen des Stators durch die Lorentzkraft elektrische Spannung induziert.
Bei Gleichstromgeneratoren wird der Strom im Rotor (Läufer) induziert, die Feldspule oder der Dauermagnet ist außen. Der generierte Strom wird mit einem Kommutator gleichgerichtet.
Die erzeugte elektrische Leistung ist gleich der mechanischen Leistung abzüglich der auftretenden Verluste. Daraus folgt die Leistungsgleichung eines elektrischen Generators:
{\displaystyle P_{\mathrm {el} }=P_{\mathrm {mech} }-P_{\mathrm {v} }}
{\displaystyle P_{\mathrm {el} }}
ist die erzeugte elektrische Leistung,
{\displaystyle P_{\mathrm {mech} }}
ist die zugeführte mechanische Leistung,
{\displaystyle P_{\mathrm {v} }}
ist die Verlustleistung infolge von mechanischer Reibung, Kupferverlusten und Eisenverlusten.
Die entnommene Spannung kann über die Stärke des Erregerfelds gesteuert werden, wenn dieses durch einen Elektromagneten (elektrische Erregung, Fremderregung) erzeugt wird. Diese Steuerungsmethode wird nicht nur in Kraftwerken, sondern z. B. auch in Lichtmaschinen von Kraftfahrzeugen angewendet (Lichtmaschinenregler).
Ein Generator besteht hauptsächlich aus zwei Teilen: einem festen Teil (Stator) und einem beweglichen Teil (Rotor). Auf der Antriebswelle des Rotors ist ein Magnet befestigt, der sich durch von außen zugeführte mechanische Energie dreht. Im Stator sind mehrere Spulen mit einem Eisenkern befestigt.
Um im Wechselstrom- oder Drehstrom-Synchrongenerator eine sinusförmige Spannung zu erzeugen, muss der Rotor ein möglichst homogenes Magnetfeld erzeugen. Die Anzahl der Pole (mindestens zwei bzw. weitere geradzahlige Anzahlen sind möglich) entscheidet über die Frequenz der abgegebenen Spannung bei gegebener Drehzahl.
Asynchrongeneratoren sind ebenso wie Asynchronmotoren aufgebaut. Sie besitzen weder eine Feldspule noch Schleifringe, sondern einen Kurzschlussläufer. Das Magnetfeld wird durch den Strom in den Generatorwicklungen selbst erzeugt. Asynchrongeneratoren können daher nur dann Strom liefern, wenn sie an eine Wechselspannung angeschlossen sind oder bereits Strom erzeugen. Bei Inselbetrieb sind sie dafür mit Kondensatoren belastet und besitzen zum Start oft einen kleinen Dauermagneten im Rotor. Oft reicht jedoch die Restmagnetisierung aus.