מנועי AC יכולים לייצר חשמל, אך יכולתם לייצר חשמל תלויה במצב הפעולה - מנועי AC הם למעשה יחידה של "מנוע" ו"גנרטור", ועקרונות הליבה שלהם מבוססים על חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית. המעבר בין פונקציות "חשמליות" או "ייצור חשמל" מושג רק על ידי שינוי שיטת קלט האנרגיה (אנרגיה חשמלית → אנרגיה מכנית או אנרגיה מכנית → אנרגיה חשמלית).
1. עקרון הליבה: "דו-כיווניות" של אינדוקציה אלקטרומגנטית
גם "מצב החשמל" וגם "מצב ייצור החשמל" של מנועי AC סובבים סביב אינדוקציה אלקטרומגנטית, כאשר ההבדל היחיד הוא "כיוון זרימת האנרגיה":
מצב חשמלי (צריכת חשמל): מתח AC חיצוני ← סליל סטטור מייצר שדה מגנטי מסתובב ← שדה מגנטי מניע את הרוטור (מוליך או סליל) לחיתוך קווי אינדוקציה מגנטית ← הרוטור מייצר זרם מושרה ← הזרם נתון לכוח אמפר בשדה המגנטי ← מניע את סיבוב הרוטור (אנרגיה חשמלית ← אנרגיה מכנית).
אופן ייצור חשמל (ייצור חשמל): כוח מכני חיצוני (כגון מנוע, טחנת רוח, טורבינת מים) מניע את הרוטור לסיבוב → השדה המגנטי שנוצר על ידי הרוטור (מגנט קבוע או סליל עירור) מסתובב עם הרוטור → קו האינדוקציה המגנטית נחתך ומסובב על ידי סלילת הסטטור → סלילת הסטטור משרה כוח אלקטרו-מניע מתחלף → לאחר חיבור לעומס, פלט זרם מתחלף (אנרגיה מכנית → אנרגיה חשמלית).
2. שלושה תנאים מרכזיים לייצור חשמל במנוע AC
לא כל מנועי AC יכולים לייצר חשמל רק על ידי הפעלה. יש לעמוד בשלושת התנאים המרכזיים הבאים כדי להפיק אנרגיה חשמלית יעילה:
1. חייב להיות "שדה מגנטי מסתובב" (מקור מגנטי)
כדי לגרום לכוח אלקטרו-מוטורי בסליל הסטטור, נדרש תחילה "שדה מגנטי משתנה" (שדה מגנטי מסתובב הוא הצורה האופיינית ביותר), ומקורות המקורות המגנטיים מחולקים לשתי קטגוריות:
סוג מגנט קבוע: הרוטור עצמו הוא מגנט קבוע (כגון מנוע סינכרוני בעל מגנט קבוע), שאינו דורש אספקת חשמל נוספת ומייצר ישירות שדה מגנטי מסתובב במהלך הסיבוב. יש לו מבנה פשוט והוא משמש בדרך כלל בגנרטורים קטנים (כגון טורבינות רוח ביתיות וציוד לייצור חשמל נייד).
סוג עירור: הרוטור הוא סליל נפוץ (כגון מנועים אסינכרוניים וגנרטורים סינכרוניים), הדורש "זרם עירור" חיצוני (DC או AC) כדי לייצר שדה מגנטי ברוטור (בדומה לאלקטרומגנט).
2. חייב להיות "כוח מניע מכני" (התגברות על מומנט הפוך)
מהות ייצור החשמל היא המרת אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית, לכן חייב להיות כוח מכני חיצוני כדי להניע את הרוטור לסיבוב, והמהירות חייבת לעמוד בשתי דרישות:
גבוה יותר מ"מהירות סינכרונית" (עבור מנועים סינכרוניים): תדר ייצור החשמל של מנועים סינכרוניים (כגון 50 הרץ) קשור אך ורק למהירות (נוסחה: מהירות n=60f/p, f הוא התדר, p הוא מספר הקוטב), ויש לשלוט במדויק על המהירות באמצעות כוח מכני כדי להבטיח תדר יציאה יציב (כגון גנרטורים של טורבינות קיטור בתחנות כוח).
מעל המהירות הקריטית המתאימה לקצב ההחלקה (עבור מנועים אסינכרוניים): כאשר מנוע אסינכרוני מייצר חשמל, מהירות הרוטור צריכה להיות מעט גבוהה יותר ממהירות השדה המגנטי המסתובב של הסטטור ("מהירות סופר סינכרונית") על מנת שסליל הסטטור יחתוך את השדה המגנטי וייצר אנרגיה חשמלית (אחרת מדובר רק ב"פעולה חשמלית").
3. חייבת להיות "לולאה סגורה" (טעינה או אחסון אנרגיה)
סליל הסטטור גורם ל"כוח אלקטרו-מניע מתחלף", אשר צריך להיות מחובר למעגל סגור (כגון עומס התנגדותי, סוללה או רשת חשמל) כדי ליצור "זרם מתחלף" - אם יש מעגל פתוח (ללא עומס), קיים רק כוח אלקטרו-מניע אך אין פלט אנרגיה חשמלית, ובידוד הסליל עלול להינזק עקב מתח גבוה.