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外特性发电机带上负荷以后，端电压就会有所变化，外特性就是反映这种变化规律的曲线。所谓外特性，就是指励磁电流、转速、功率因数为常数的条件下，变更负荷（定子电流I）时端电压U的变化曲线，即U=f(I)。所示为几个不同功率因数下的外特性曲线。从图中可以看出，在滞后的功率因数（cos）情况下，当定子电流增加时，电压降落较大，这是由于此时电枢反应是去磁的。在超前的功率因数cos（-）的情况下，定子电流增加时，电压反应升高，这是由于电枢反应是助磁的。在cos=1时，电压降落较小。外特性可以用来分析发电机运行中的电压波动情况，藉以提出对自动调节励磁装置调节范围的要求。一般用电压变化率来描述电压波动的程度。从发电机的空载到额定负载，端电压变化对额定电压的百分数，称电压变化率U，即U=100%式中发电机空载电势或电压；额定电压。汽轮发电机的U=3048%。
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可以将电流I分解为直轴分量Id和交轴分Iq。电枢反应相量同步发电机的电抗隐同步发电机的同步电抗电枢反应磁场在定子每相绕组中所感应的电枢反应电势Ea，可以把它看作相电流所产生的一个电抗电压降这个电抗便是电枢仅应电抗Xa。即Ea=-jIXa，进一步再把Xa与漏磁Xa合并为一个电抗Xs=Xa+X,这个Xs就称为同步电抗。考虑定子的铜耗，则可写出同步阻抗Zs=ra+jXs的表示式。就物理意义而言，同步电抗包含两部分一部分对应于定子绕组的漏磁通，另一部分对应于定子电流所产生的空气隙旋转磁场。
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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。
如把转子抽去，则定了电流所遇到的电抗将是电枢反应电抗或同步电抗，而将接近于漏抗X。需要强调指出，只有当定子流过对称电流时，亦即只有当空气隙磁场为圆形旋转磁场时，同步电抗才有意义。当定子绕组中流过不对称三相电流时，我们便不能无条件地应用同步电抗，这一点将在后文中阐明。E0空载电势；xs为定子漏抗；Xa为电枢反应等值电抗。隐同步发电机等值电路凸同步发电机的同步电抗Xd、Xq对凸同步发电机，因磁路并不是均匀的，所以电枢电流需要分解为直轴分量Id和交轴分量Iq来分别讨论。交轴同步电抗Xq:电枢反应的存在是实现能量传递的关键，假如=0，I与E0同相,根据左手定则，电磁力将构成反转子方向的转矩，此时的电流为有功电流I=Iq，Iq所产生的电磁转矩与原动转矩相平衡。
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。