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发电机与电力系统的同步运行稳定性及振荡电力系统的同步运行稳定性，是受关注也得到认真考核的一种稳定性。按照我国的现行规程，把电力系统的同步运行稳定性分为三类，即静态稳定、动态稳定和暂态稳定。为了便于定性说清楚电力系统的同步运行稳定性问题，先研究单机对无穷大系统这种简单的、也是基本的一种运行方式，静态稳定理论上发电机可运行在S1点或S2点。发电机运行在S1点，是静态稳定，因为当系统状态发生微量扰动引起发电机的输出功率变化时，角可以作相适量的微量变化；而S2点则是不稳定运行点，当系统状态发生微量扰动时，发电机的角或者在扰动后跑回到S1点或者不断向180增大而与系统失去稳定。显然，静态稳定运行的限送电角是=90。实际，小于90才有可能运行。
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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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直流电机——无刷电机，无刷电机在某些领域也称直流变频电机（BLDC），它采用电子换向（霍尔传感器），线圈(电枢)不动磁极动，此时永磁铁可以在线圈外部也可以在线圈内部，于是有了外转子无刷电机和内转子无刷电机之分。
同步发电机的序分量电抗X1、X2、X0分析同步发电机不对称运行的基本方法是对称分量法。应用对称分量法，可以把发电机不对称的三相电压、电流及其所激励的磁势分解为正序分量、负序分量和零序分量，然后对各个分量分别建立的端点方程式和相序方程式，求解各序分量并研究各序分量分别所产生的效果，，将它们叠加起来，就得出实际不对称运行的结果和影响。实践明，在不计饱和时，上述方法所求得的结果，是对于基波分量基本上是正确的。在不对称运行时，同步发电机的空气隙磁场为一椭圆形旋转磁场，即除了正序旋转磁场以外，尚有负序旋转磁场。
高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。是在3000转/分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时，转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的限尺寸，要再增大电机容量，只有靠增加电机的电磁负荷来实现。