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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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到b时，面积B适等于面积A。面积A代表了发电机转轴系统获得的加速能量，而面积B则表示了制动能量，因而到t时，发电机组转速恢复到额定转速0,但对应于t时的P值仍然大于P0,发电机组转子将继续制动减速,角回摆。若故障切除时间增大，t与b也将随之增大，至b到达与0对称的一点（180-0）时，是暂态稳定的限情况，对应于此时的t角为临界切除角，相应的故障切除时间则称为临界切除时间。如果切除时间更迟，在跨过（180-0）那一点后，发电机组在没有得到恢复平衡所需要的面积时，又滑入加速过程，于是角将继续增大超过180，迅速对无穷大系统失去同步。用加速面积A等于制动面积B作判据来判定发电机的暂态稳定性，叫等面积定则。
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发电机分为直流发电机和交流发电机两大类。后者又可分为同步发电机和异步发电机两种。现代发电站中最常用的是同步发电机。这种发电机的特点是由直流电流励磁，既能提供有功功率，也能提供无功功率，可满足各种负载的需要。
是额定有功功率和额定视在功率的比值。铭牌上一般标有功功率和cosw值，或标视在功率和cosw值。上述额定电流、电压、容量、功率因数是相对应的，知道其中几个量，就可以求算出其余的量。同步发电机的运行特性同步发电机的运行特性，一般是指发电机的空载特性、短路特性、负载特性、外特性和调整特性等五种。从运行的角度看，外特性和调整特性是主要的运行特性，根据这些特性，运行人员可以判断发电机的运行状态是否正常，以便及时调整，高质量发电。空载特性、短路特性和负载特性则是检验发电机基本性能的特性，用于测量、计算发电机的各项基本参数。
当零序电流流过定子绕组时，由各相零序电流所产生的三个脉动磁势，其幅值相等，时间上同相，而三者在空间各相隔120电角度，因此三相零序基波全成磁势恰相至抵消，不形成气隙互磁通，只存在一些漏磁场，数值一般很小。零电流所遇到的电抗为带有漏抗性质的零序电抗，用代表，较更小。由于现代电力系统的规模很大，在正常运行时负载电流的严重不对称是不常见的。具有实际意义的不对称运行情况为故障状态，如单相接地短路、二相短路和二相接地短路等。同步发电机的功率特性及静态稳定限角凸同步发电机输电系统向量图是当忽略发电机定子绕组的电阻及联系电抗中的电阻成分，在不饱和情况下，凸同步发电机输电系统的相量。