电动机和发电机的区别

电动机和发电机的铁芯、绕组、机座几乎一模一样，区别只在于能量往哪个方向流：电动机把电能变成机械能，发电机把机械能变成电能。同一个电磁装置，通电就转，被转就发电，这就是它们的可逆性。

结构几乎一样，为什么功能正好相反？

两者的核心部件都是定子与转子，都靠气隙里的磁场耦合。电动机在绕组中通入电流，载流导体在磁场中受到安培力，力推动转子旋转，输入是电、输出是转矩与转速。发电机反过来，外力拖动转子，导体切割磁感线产生感应电动势，接上负载就有电流，输入是转矩、输出是电。

物理上这是同一组关系的两个方向。安培力定律描述「电流在磁场中受力」，电磁感应定律描述「导体在磁场中运动产生电动势」，两件事互为逆过程。所以拆开一台风扇电机和一台小发电机，外行很难分辨，差别往往只在设计侧重：电动机追求起动转矩与效率，发电机追求输出电压稳定与波形质量。

记一句话就够：左力右电。电动机要出力，用左手；发电机要出电，用右手。具体手势是让磁感线穿入手心，四指指向电流方向，拇指所指即受力方向；发电机则让磁感线穿入手心，拇指指向导体运动方向，四指所指即感应电流方向。

容易混的地方在于「电流方向」在两者中的含义不同。电动机里电流是外部电源灌进去的，是原因；发电机里电流是感应出来的，是结果。判断时先问一句「电是进去还是出来」，进去用左手，出来用右手，就不会错。考场上常见的题目是给出磁场与运动方向求电流方向，只要看到「切割磁感线」，直接右手。

因为电磁装置本身不区分能量流向。把电动机的电源断开、在电枢两端接上负载、再用外力拖动转轴，它就变成发电机，输出电能。这个特性在工程上被大量使用：电动车下坡或刹车时，电机转为发电状态，把动能回馈给电池，称为再生制动；起重机下放重物时，电机作发电运行，起到制动限速的作用。

可逆性不等于两台机器完全对等。同一台电机在电动状态下效率可能达到九成，改作发电时往往掉几个百分点，原因是磁路饱和程度、绕组匝数与散热条件都是按其中一种工况设计的。工程上真正两用的设备会在设计阶段做折中，比如车用驱动电机既要求驱动效率，也要求回馈制动时有足够的发电能力。

交流异步电动机的定子通入三相交流电，产生旋转磁场，转子中的导条被旋转磁场切割，感应出电流，再与磁场作用产生转矩。转子转速总比旋转磁场慢一点，这个差值叫转差率，没有转差就没有转矩，所以叫「异步」。它结构简单、没有电刷、几乎免维护，是工业现场用量最大的一类。

直流电动机靠换向器与电刷把外部直流电转换成电枢内的交变电流，从而维持转矩方向不变。它的优点是调速范围宽、起动转矩大，缺点是电刷磨损、有火花、需要维护。近年变频技术与永磁材料普及后，不少原本用直流电机的场合改用了交流电机加变频器，效率与可靠性都更好。

按输出电流分，有交流发电机与直流发电机；交流发电机里再按转子转速与旋转磁场的关系分同步与异步。同步发电机的转子转速严格等于旋转磁场的同步转速，频率稳定，火电、水电、核电的机组几乎都是同步发电机。异步发电机没有独立的励磁绕组，结构简单、成本低，常见于风力发电。

直流发电机过去用作励磁机与直流电源，如今多被整流装置取代。另有一类不常被提起的划分是按励磁方式：他励、并励、串励、复励，不同励磁方式决定了发电机的电压外特性，选型时要看负载对电压稳定性的要求。

可以，但效率与电压质量不理想。电动机的绕组与磁路是按电动状态优化的，改作发电时输出电压随转速波动大，励磁也需要另行解决。应急场合能用，长期运行不划算。

是的，两个定则都要求磁感线垂直穿入手心。若磁场方向与手掌平行，说明手势摆错了，需要转动手腕让磁感线从掌心进入，再从手背穿出。

多数是单相异步电动机，靠电容移相产生起动转矩。它不需要电刷，寿命长，但调速性能一般，所以风扇多用抽头调速而不是变频调速。