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由该相量图可推导出同步发电机的功率特性方程。Ed纵轴同步电势，也叫空载电势，是仅由励磁绕组的励磁磁势在定子中所感应的电势。如果不计及饱和，它是和励磁电流成正比的；uf电机的端电压；us无限大系统母线电压；I定子电流，它分解为纵轴电流Id及横轴电流Iq；Xd纵轴同步电抗；Xq横轴同步电抗；发电机的内功率因数角；wf发电机的功率因数角；ws无限大系统端的功率因数角；df功率角，df有双重的物理意义，一个意义是电势Ed和端电压uf间的相角差，另一个意义是产生电势Ed的转子主磁通0和产生端电压uf的合成磁通之间的相角差（为0与k的相量和，而k为定子电枢反应磁通加漏磁通）；
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对于无阻尼绕组的发电机，则Xd〃=Xd′。由于Xd〃的大小影响电力系统突然短路时短路电流的大小，故Xd〃值的大小也影响。概述电能是现代社会主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，早产生于第二次工业时期，由德国工程师西门子于1866年制成，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。
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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。
减负荷过程:当关小汽门时,发电机转子轴上的主力矩减小,于是转子减速,功角变小.当功角变小时,电磁功率减少,其相应的阻力矩也变小.当阻力矩减小到和新的主力矩一样大时,又达到新的平衡,此时电机便少带了负荷.调节有功负荷时要注意两点:应使力率尽量保持在规程规定的范围内,不要大于迟相的0.95.因为力率高说明与该时有功相对应的励磁电流小,即发电机定,转子磁间用以拉住的磁力线少,这就容易失去稳定,从功角特性来看,送出的有功增大,功角就会接近90度,这样也就容易失去稳定.
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。