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同步发电机有功功率的输出当发电机空载时，定子绕组中的电流I=0，即电枢不会产生磁势。此时发电机中，只有由转子主磁的励磁磁势所建立的主磁场，如所示。这时发电机的端电压等于由主磁场产生的空载电势，原动机输给发电机的功率P1只要克服空载损耗就行了。同步发电机转子磁场与气隙磁场之间的夹角d（a）发电机空载时，d=0；（b）发电机带负荷时，d角的大小与负荷大小和性质有关当发电机定子绕组端接上负荷时（假定负荷是纯电阻性的），定子绕组中就出现了电流I，发电机向负荷输出有功功率，于是发电机转子受到一个制动转矩的作用
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如果发电机有正的阻尼力矩，在整个转速下降过程中，这个阻尼力矩是加速力矩，因而由始点开始的功角曲线斜度将相对增大，在大于时就将达到P0值，然后向平衡点靠拢，经过一二个摇摆周期后，就可以达到新的稳定平衡，见图1-23中的曲线b；如果发电机有负的阻尼力矩，由始点开始的功角曲线将变得较为平坦，因为在转速下降过程中，这个阻尼力矩将是制动力矩，使得在小于时才能达到P0值，然后进一步离开平衡点，经过这样的角度摇摆，角愈摆愈大，直到超过（180-）而失去稳定，曲线c。
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如果让转子速度=定子磁场旋转速度，就成为了同步电机，此时就需要把定子变成一个电磁铁或永磁铁，即给定子通电，此时不需要再切割磁感线就能旋转，旋转速度与磁场旋转速度相同，即形成同步电机。
调整特性电压会随负荷的变化而变动，要维持端电压不变，在负荷变动时调整励磁电流。所谓调整特性，就是指电压、转速、功率因数为常数的条件下，变更负荷（定子电流I）时励磁电流的变化曲线，即I1的变化曲线，即I1=f(I)。所示不同功率因数下的调整特性可以看出，在滞后的功率因数情况下，负荷增加，励磁电流也增加。这是因为此时去磁作用加强，要维持气隙磁通，增加转子磁势。在超前的功率因数下，负荷增加，励磁电流一般还要降低。这是因为电枢反应有助磁作用的缘故。调整特性可以使运行人员了解:在某一功率因数时，定子电流到多少而不使励磁电流超过制造厂的规定值，并能维持额定电压。利用这些曲线，可使电力系统无功功率分配更合理一些。
电刷装置的作用是使转动部分的电枢绕组与外电路接通，将电枢绕组的电动势和电流引接到外电路的负载或电源上。电刷装置由电刷、刷窝、刷杆座和汇流条等零件组成，电刷一般采用石墨和铜粉压制焙烧而成，电刷放置在刷握中，由弹簧将其压在换向器的表面上，电刷杆数一般等于主磁的数目。直流电机的转子又称电枢，由铁芯、绕组、换向器和冷却风扇等部件组成。电枢铁芯用来构成电机的磁路以及嵌放电枢绕组。为了减少铁心损耗，通常用0.35mm或0.5mm厚、涂有缘漆的硅钢片叠装而成。为加强冷却，小容量电机的电枢铁芯上有轴向通风孔，大容量电机还有径向通风沟。