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隐式转子铁芯为圆柱形，表面开槽，槽内嵌入励磁绕组，与定子铁芯之间的气隙比较均匀。凸式转子的励磁绕组集中绕在两磁之间的铁芯柱上，与定子铁芯之间的气息不均匀。同步电动机的基本原理三相交流电源加在定子绕组上，通入三相对称交变电流，产生旋转速度为n0的旋转磁场；转子励磁绕组通入直流电流，产生性恒定的静止磁场。转子以某种方法启动后，转速n接近n0时，若转子磁场的磁对数与定子磁场的磁对数相等，根据磁异性相吸原理，定、转子磁场磁之间就会趋于对齐，同步电动机实际运行时，由于阻力的存在，转子的磁轴线总是要滞后旋转磁场轴线一个角度θ，便产生一个异性磁场拉力，即电磁转矩，促使转子跟随旋转磁场一起同步运动，即n=n0。这就是同步电动机的基本原理。
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也就是说，电枢磁通将依次经过空气隙、阻尼绕组旁的漏磁路和激磁绕组旁的漏磁路。这时磁路的磁阻更大了，与之相应的电抗将有更小的数值。称为直轴超瞬态电抗或直轴次暂态电抗。在短路初瞬，定子绕组中的短路电流将为所限制，由于阻尼绕组中的感应电流衰减得较快，故在初几个周波以后，电枢磁通即可穿过阻尼绕组而取得的路线。这时定子电流将为所限制。达到稳态值时，定子电流便为所限制。和的表示式:下面我们来推导和的表示式。当同步发电机装有阻尼绕组时，电枢磁通在短路初瞬所经的路线。设代表空气隙的磁导，代表阻尼绕组旁的漏磁路的磁导，代表激磁绕组旁的漏磁路的磁导，则得该磁路的总磁导为，即有再把电枢漏磁路线的磁导加上，则得电枢磁通所经磁路的总磁导为由于电抗和磁导成正比，故上式可以改写作式中直轴电枢反应电抗；激磁绕组的漏抗；阻尼绕组在直轴的漏抗。由此可得直轴超瞬态电抗的等效电路。
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同步发电机按所用原动机的不同分为汽轮发电机、水轮发电机和柴油发电机 3种。它们结构上的共同点是除了小型电机有用永久磁铁产生磁场以外，一般的磁场都是由通直流电的励磁线圈产生，而且励磁线圈放在转子上，电枢绕组放在定子上。因为励磁线圈的电压较低，功率较小，又只有两个出线头，容易通过滑环引出；而电枢绕组电压较高，功率又大，多用三相绕组，有3个或4个引出头，放在定子上比较方便。
这个制动转矩和空载转矩加起来，比原动机的拖动转矩要大，使得转子转动的速度变慢。为了保持同步发电机以同步转速运转，就增加原动机的拖动转矩（增加汽轮机的进汽量），于是转子又要加速，直到原动机所供给的机械功率与发电机输出的电功率（还要加上发电机内部的损耗）重新达到平衡，发电机才重新以稳定的同步转速运转。由于定子绕组中出现了电流，则在发电机定、转子和气隙中，由绕组电流产生的磁势F建立了第二个磁场电枢反应磁场。我们称电枢反应磁场对主磁场的影响叫电枢反应。如果负荷是纯电阻性的，气隙磁路是均匀的，那么电枢反应的结果是使发电机的气隙磁场发生向移，即气隙合成磁场对于主磁场来说，逆着转子旋转的方向偏转了一个d角度。
同步发电机的电枢反应及等值电势电路图隐同步发电机电枢反应及等值电势电路图定子与转子两种旋转磁场对转子绕组没有相对运动，因而不会在转子上产生感应电势。这两个磁场只在定子绕组产生感应电势，在不考虑磁路饱和的情况下，转子磁场感应空载电势E0，电枢磁场感应的电势为电枢反应电势Ea,则有E0+Ea=Uf+I(ra+jxs)可用隐同步电势的等值电路图1式中，Uf为机端电压xs为定子绕组漏抗ra为定子电阻凸机空载磁势波形图对凸转子而言，空载时转子磁势波为方波，取其基波分析。