يعتمد مبدأ عمل مجموعة المولدات على قانون الحث الكهرومغناطيسي ومبدأ تحويل الطاقة. جوهرها هو دفع دوار المولد للدوران باستخدام الطاقة الميكانيكية، وتوليد قوة دافعة كهربائية مستحثة في ملفات الجزء الثابت، وبالتالي إخراج الطاقة الكهربائية. يمكن تقسيم هذه العملية إلى أربع مراحل رئيسية: إدخال الطاقة، والنقل الميكانيكي، والحث الكهرومغناطيسي، وإخراج الطاقة الكهربائية.
مرحلة إدخال الطاقة مصدر الطاقة لمجموعة المولدات عادة ما يكون الوقود الأحفوري (الديزل والغاز الطبيعي) أو مصادر الطاقة المتجددة (طاقة الرياح والطاقة الكهرومائية). لنأخذ مجموعة مولدات الديزل كمثال، يتم خلط وقود الديزل مع الهواء في الأسطوانة، ثم يتم ضغطه وإشعاله، مما يؤدي إلى إنتاج غاز عالي الحرارة-وضغط مرتفع-يحرك المكبس في حركة خطية ترددية. يتم بعد ذلك تحويل هذه الحركة الخطية إلى الحركة الدورانية للعمود المرفقي عبر آلية قضيب التوصيل. في هذه العملية، يتم تحويل الطاقة الكيميائية للوقود إلى طاقة حرارية من خلال الاحتراق، ومن ثم إلى طاقة ميكانيكية من خلال الهيكل الميكانيكي، مما يوفر الطاقة لتوليد الطاقة لاحقًا.
مرحلة النقل الميكانيكي تعمل الحركة الدورانية للعمود المرفقي على دفع دوار المولد مباشرة من خلال أداة التوصيل. يتكون الجزء الدوار عادة من مغناطيس دائم أو مغناطيس كهربائي، وظيفته إنشاء مجال مغناطيسي. في المولد المتزامن، يدور المجال المغناطيسي للجزء المتحرك بالنسبة لملفات الجزء الثابت، مما يؤدي إلى حدوث تغيير في التدفق المغناطيسي؛ في المولد غير المتزامن، يولد الدوار مجالًا مغناطيسيًا من خلال التيار المستحث. تؤثر كفاءة نظام النقل الميكانيكي بشكل مباشر على الأداء العام لمجموعة المولدات. لذلك، من الضروري ضمان المحاذاة الدقيقة للاقتران والنقل السلس لتقليل فقدان الطاقة.
مرحلة الحث الكهرومغناطيسي عندما يقوم المجال المغناطيسي للجزء المتحرك بقطع ملفات الجزء الثابت، تتولد قوة دافعة كهربائية مستحثة (EMF) في ملفات الجزء الثابت وفقًا لقانون فاراداي للتحريض الكهرومغناطيسي. تعتمد ملفات الجزء الثابت عمومًا على بنية ملفات ثلاثية الطور- لتوليد تيار متناوب ثلاثي الطور-متماثل. يتناسب حجم المجال المغناطيسي المستحث مع قوة المجال المغناطيسي، وسرعة الدوار، وعدد لفات الملف. على سبيل المثال، في شبكة طاقة 50 هرتز، يجب التحكم بدقة في سرعة الدوار للمولد المتزامن عند 3000 دورة في الدقيقة (مولد ثنائي القطب) أو 1500 دورة في الدقيقة (مولد ذو أربعة أقطاب) لضمان تردد خرج ثابت.
مرحلة خرج الطاقة يتم إخراج التيار المتردد الناتج عن ملفات الجزء الثابت من خلال حلقات الانزلاق والفرش. بعد أن يقوم منظم الجهد بتثبيت جهد الخرج، يتم توصيله بالحمل أو شبكة الطاقة من خلال قاطع الدائرة. يتحكم منظم الجهد في جهد الخرج عن طريق ضبط تيار إثارة العضو الدوار لإبقائه ثابتًا تحت تغيرات الحمل. على سبيل المثال، عندما تؤدي زيادة الحمل إلى انخفاض الجهد، يقوم المنظم بزيادة تيار الإثارة، ويقوي المجال المغناطيسي للدوار، وبالتالي يزيد جهد الخرج.