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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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如果继续使负荷增大，即发电机输出的有功功率增加，那么原动机的输入功率也增加。但是负荷的增加就表示着定子绕组电流的增加，即电枢磁势要增加。因此，电枢反应作用增强，使得发电机气隙磁场轴线与主磁磁场轴线之间的夹角d继续增大。如果发电机的负荷是纯电抗（纯电感或纯电容），那么发电机中就只有去磁或助磁电枢反应，其结果只是使发电机的磁场削弱或增强，而不会使磁场歪扭。由于感性负荷的去磁性电枢反应，使得发电机向纯电感负荷送电时，发电机气隙磁场由于去磁作用而将被消弱，端电压就要降低；当负荷为容性时，电枢反应是助磁性质的，将使端电压升高。一般情况下，负荷常常是电感性的，所以它即有使主磁场相当于电阻负荷的向移，又有相当于电感性负荷的去磁作用。
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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。
因为它们的旋转方向不同，所以转子回路的反应也各不相同；对不同相序的电流，同步电机呈显的电抗也就有不同的数值。当同步电机对称运行时，如前面各章所讨论的情形，定子电流为一稳定的对称三相电流，实际上即一组正序分量，它们所产生的旋转磁场（即正序旋转磁场）和转子之间没有相对运动，这个磁场并不能在转子绕组中产生感应电势，这个电流所遇到的电抗便是同步电抗。故同步电机的正序电抗即系同步电抗，即不对称运行时，负序电流所产生的负序旋转磁场以同步速向着和转子转向相反的方向旋转，即该磁场将以两倍同步速载切转子绕组，将在转子绕组中感应一个两倍于电源频率的交变电流。对于负序旋转磁场而言，转子绕组的作用为一短路绕组，致使负序电流所遇到的便是同步电抗，而是另一个电抗x2，称它为负序电抗，其数值远较同步电抗为小。
是电机的电路部分，小型电机的定子绕组用高强度漆包圆铜线或铝线绕制而成；大型电机导线截面较大，采用矩形截面的铜或铝线制成线圈嵌置在定子槽内。绕组与槽壁间用缘材料隔开。异步电机的气隙比同容量直流电机的气隙要小得多，一般为0.2～2.0mm。这是因为异步电机的励磁电流是由电网供给的，气隙大时，励磁电流就大，会降低了电机的功率因数。为了提高功率因数，应尽量把气隙做得小些。但是气隙过小时，将造成装配困难，运行不，高次谐波磁场增强，从而使附加损耗增加。