Турбогенератор — синхронный генератор, присоединенный к паровой или газовой турбине. В случае присоединения генератора к гидротурбине он именуется гидрогенератором. Совокупность паровой либо газовой турбины и турбогенератора именуется турбоагрегатом, гидротурбины и гидрогенератора — гидроагрегатом.
Основная функция в преобразовании внутренней энергии рабочего тела в электрическую посредством вращения паровой или газовой турбины. Скорость вращения ротора определяется параметрами используемого генератора, от десятков тысяч оборотов в минуту (для синхронных генераторов с возбуждением от постоянных магнитов) до 3000, 1500 об/мин (у синхронных генераторов с возбуждением обмоток ротора). Механическая энергия от турбины преобразуется в электрическую посредством вращающегося магнитного поля ротора в статоре. Вращение поля ротора, которое создается либо установленными на ротор постоянными магнитами, либо током постоянного напряжения, протекающего в обмотке ротора, приводит к возникновению трёхфазного переменного напряжения и тока в обмотках статора. Напряжение и ток на статоре тем больше, чем сильнее поле ротора, то есть больше ток протекающий в обмотках ротора. У синхронных генераторов с внешним возбуждением напряжение и ток в обмотках ротора создает тиристорная система возбуждения или возбудитель — небольшой генератор на валу основного генератора. В составе турбогенераторов применяются генераторы, имеющие ротор, установленный на двух подшипниках скольжения, в упрощенном виде напоминает увеличенный генератор легкового автомобиля. Выпускаются 2-х полюсные (3000 об/мин), 4-х полюсные (1500 об/мин как на Балаковской АЭС), и многополюсные машины, в зависимости от мест эксплуатации и технологических требований. Для охлаждения таких генераторов используются следующие способы охлаждения обмоток: жидкостное через рубашку статора; жидкостное с непосредственным охлаждением обмоток; воздушное; водородное (чаще применяются на АЭС).
Один из основателей компании «ABB» Чарльз Браун построил первый турбогенератор в 1901 году[1]. Это был 6-типолюсный генератор мощностью 100 кВА[2].
Появление во второй половине XIX века мощных паровых турбин привело к тому, что потребовались высокоскоростные турбогенераторы. Первое поколение этих машин имело стационарную магнитную систему и вращающуюся обмотку. Но данная конструкция имеет целый ряд ограничений, одно из них — небольшая мощность. Кроме этого, ротор явнополюсного генератора не способен выдерживать большие центробежные усилия.
Основным вкладом Чарльза Брауна в создание турбогенератора было изобретение ротора, в котором его обмотка (обмотка возбуждения) укладывается в пазы, которые получаются в результате механической обработки поковки. Вторым вкладом Чарльза Брауна в создание турбогенератора была разработка в 1898 году ламинированного цилиндрического ротора. И, в конечном итоге, в 1901 году он построил первый турбогенератор. Данная конструкция используется в производстве турбогенераторов по сей день.