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假如当气隙均匀时，它产生的磁通密度分布也按正弦分布，当磁场旋转时，定子绕组中所匝链的磁通也就间按正弦规律变化，从而绕组感应电势也间按正弦规律变化，可以分别用空间矢量和时间相量表示，又因为二者有相同的角速度，所以可以画在同一坐标平面上，如果把相绕组轴线作为空间矢量参考轴，则会给分析同步电机的电磁关系带来方便。机空载磁势基波图假如绕组正处于面中心，感应E0为max值，交链磁通中0为零，所以E0应与时间轴t同相，0越前E0为90。时间相量有E0，空间失量有磁势Ff1、磁密Bf1、磁通0，它们与转子的轴线方向一致，称直轴或d轴，两之间的中线称为交轴或q轴。时间相量与空间失量之间的相角是无物理意义的。有负载时电枢反应磁势图空载时U=E0有负载时，便产生电枢磁势，对空间磁场的影响称电枢反应。电枢磁势与转子磁势的相对位置取决于负载电流的性质，假定I、E0同相位，=0；假定E0越前I；假定E0滞后I，0；称Arg=为内功率因数角。=0I、E0同相cos=1sin=0不发出无功功率，只发有功功率=90cos=0sin=1不发出有功功率，只发无功功率=180I、E0仅相cos=-1sin=0从电网吸收有功，电动机运行=-90cos=0sin=-1向电网送容性无功由于角可以是任意角，可以把电枢磁势分解为直轴和交轴两个分量分析,同步发电机常见的运行工况为0，电枢仅应磁场落后于转子磁场。
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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
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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。
负序旋转磁场在转子激磁绕组和组尼绕组中所感应的两倍频率的交变电流，将引起附加的铜损耗；负序旋转磁场还将在转子表面产生涡流，从而引起附加表面损耗。这些损耗都将使转子温升提高。此外，负序旋转磁场还将在转子轴和定子机座引起振动。根据我国“发电机运行规程”规定:在额定负载连续运行时，汽轮发电机三相电流之差，不得超过额定值的10%，水轮发电机和同步补偿机的三相电流之差，不得超过额定值的20%，同时任一相的电流不得大于额定值。在低于额定负载连续运行时，各相电流之差可以大于上面所规定的数值，但应根据试验确定。
测量直流电阻，更换匝数错误的线圈。定子绕组重绕时，部分线圈或相组的连接有错误。拆开电动机，通入低压直流电源，用指南针找出接线错误的线圈或相组，然后重新接线。电压过高或过低。测量并适当调整电源电压。星形和三角形接线误换。按接线图正确接线。减轻负载或更换较大容量电动机。采取降温措施，避免阳光直晒。通风不畅或积尘过多。检查风扇，清理风道，增加空气对流；清理电机内部及表面污垢，改善散热条件。