交流发电机和直流发电机的各种运行原理可以用几个基本的电磁理论来阐述，作为风力发电机和风场的技术人员或维修人员，要完全掌握这些电磁理论，熟悉磁性元件的工作原理。在对发电机进行故障处理或测试之前，要先明白发电机是如何运行的，在出现不同类型故障时能够采用基本原理进行解释。有些电磁概念是建立在交流电压的基础之上，本节主要介绍一些电磁理论的概念，更多关于交流电压以及与之有关的电磁概念将在本章最后部分详细说明。
磁铁是指对铁或钢有吸力的材料集合，大约4000年前这种材料首次在一个叫Magnesia（氧化镁）的城市被以一种岩石的形式发现，后来人们就以这个城市的名字来命名这种岩石。这种材料刚被发现时并没有投入使用，渐渐地，人们发现如果悬挂一串这种岩石，无论怎么打乱排列次序，它们总会自己重新定位，最后相同的末端总是指向同一个方向-地球的北极。科学家们很快就从这个现象得出地球本身也是有磁性的这一结论。这种磁性物质最初仅被用在罗盘上，很多年之后，科学家们才开始把两个磁铁相吸或相斥所产生的磁力作为控制设备或电机的一部分。
随着科学家们对磁性材料的了解越来越深入，一些用来研究磁铁的设备也逐步面世，磁铁的研究变得更加有意义，科学家们发现并完善了一系列理论和定律。首先规定每块磁铁有两个极，分别为北（N）极和南（S）极。其次当两块磁铁相同的磁极相互靠近时，它们总是相互排斥，无论是北极或者南极，结果都是一样的；当两块磁铁相异的磁极相互靠近时，它们总是互相吸引。这种“同极相斥，异极相吸”的理论被称为最基本的磁力学定律。
随着尖端实验设备的出现，人们发现这种现象是由基本的原子结构和电子排列引起的。通过对磁铁原子结构的研究，科学家们认为磁铁内原子是按着一定规律分布的，称为磁畴（domains）或偶极子（dipoles）。在没有磁性或不能被磁化的材料中，偶极子中电子的排列是随机的，通常遵循材料的晶体结构。在磁铁中，每个偶极子都沿着磁力线分布排列。因为每个偶极子与其周边的偶极子的内部排列都精确地相似，磁力逐渐累加变得越来越强。在弱磁材料中磁力比较弱，因为这种材料中偶极子的排列较为随机，而不是沿磁力线分布。由此可得，偶极子的排列越接近磁力线分布，磁场就越强。术语“永久磁铁”是指它内部的偶极子排列能够保持长时间不变，也就意味着它的磁性可以保持很久。图6-4a为一无磁性金属的内部偶极子排列图，可以看到它的偶极子排列很随机；图6-4b为一块磁性金属的内部偶极子排列图，其中偶极子规律排列方式产生了很强的磁性。(www.xing528.com)
图6-4 a）弱磁体金属内部的偶极子随机排列 b）强磁体金属内部的偶极子规律排列
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