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定子对称三相绕组通入对称三相交流电流，建立定子三相合成旋转电动势并产生旋转磁场。图中虚线表示某一瞬间定子旋转磁场的磁通，它以同步转速n1顺时针方向旋转，转子导体切割磁场产生感应电动势，感应电动势方向可用右手定则确定，电动势在闭路的转子绕组中产生电流。载流的转子绕组在旋转磁场中受到电磁力的作用，用左手定则可确定此时转子绕组受到一个顺时针方向电磁力和电磁转矩的作用，使转子以转速n随着定子旋转磁场的方向旋转。
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空载特性发电机空载特性是指发电机以额定转速空载运行时其电势E0与励磁电流I1之间的关系曲线。当发电机处于空载运行状态，其端电压U就等于电势E0，因此该曲线也就是空载时端电压与励磁电流的关系曲线。电势决定于气隙磁通，空载时的气隙磁通决定于转子磁势，转子磁势又决定于励磁电流，所以这曲线表达了电机中“电”与“磁”的联系。做空载特性试验时，应维持发电机转速不变，逐渐增加励磁电流，直至端电压等于额定电压的130%时为止。在增加励磁电流的过程中，读取励磁电流值及与其对应的端电压值，便可以得到空载特性的上升分支。接着减小励磁电流，按上面方法读取数值，便得到下降分支。
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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。
部分主磁的性接反，使主磁通部分抵消。检查励磁绕组主磁线圈的性，找出接线错误处并予以纠正。电枢绕组线路存在断路故障。用万用表或电阻表测量电枢绕组电路的电阻，以及换向绕组、补偿绕组的电阻，找出故障点并予以修复。运行转速太低或不均匀电枢绕组存在短路故障。检查测量找出电枢绕组短路点，修复或更换电枢绕组。电枢的换向器片间发生短路故障。检查整个换向器片间情况，仔细清理换向器片间的焊锡、铜屑、毛刺等残留物，消除潜在的短路故障点。
电刷压力太小或压力不均匀。调整电刷弹簧压力。电刷在刷握内被卡住。适当磨小或更换尺寸合适的电刷，把电刷装正。同步电动机的常见故障及处理不能启动或转速较低断路器故障，合不上闸。对合闸电源和合闸回路故障进行分析处理。继电器误动作。继电器振动或整定值小，校验继电器。定子绕组或主线路有一相断路。断电检查测量定子绕组和主线路，找出断路点并进行修复。负载过重或所拖动的机械存在故障。检查电动机负载和所拖动的机械情况。检查电网电压。断路器接励磁装置的辅助接点闭合不良。断电检查测量并修复断路器辅助接点。转子回路接触不良或开路。测量转子回路电阻应符合要求，进行紧固检查。无刷励磁系统故障，硅管损坏无输出。电网电压低，失步整定可控硅装置失控。检查可控硅失步保护装置。励磁电压降低。停机检查励磁装置。停机检查机械负荷。空气隙内出现火花冒烟