1.空载运行
风力机拖动同步发电机到同步转速，励磁绕组通入直流励磁电流，电枢绕组开路（或电枢电流为零）的情况，称为同步发电机的空载运行。
图8-13 同步电机空载磁路
空载运行时，同步电机内仅有由励磁电流所建立的主极磁场。图8-13为一台四极电机空载时的磁通示意图。从图8-13可见，主极磁通分成主磁通Φ0和漏磁通Φfσ两部分，主磁通通过气隙并与定子绕组相交链，漏磁通不通过气隙，仅与励磁绕组相交链。主磁通经过的主磁路包括空气隙、电枢齿、电枢轭、磁极极身和转子轭等五部分。
当转子以同步转速旋转时，转子绕组电流形成的主磁场将在气隙中形成一个旋转磁场，它穿过气隙，切割对称的三相定子绕组后，会在定子绕组内感应出一组频率为f的对称三相电动势，称为励磁电动势（也称空载电动势）
E0=4.44fN1kw1Φ0(www.xing528.com)
式中 Φ0——每极的主磁通量。
改变转子绕组的直流励磁电流If，便可得到不同的主磁通Φ0和相应的励磁电动势E0，从而得到空载特性E0=f（If），如图8-14所示。空载特性是同步电机的一条基本特性。
空载曲线的下部是一条直线，与下部相切的直线称为气隙线。随着Φ0的增大，铁芯逐渐饱和，空载曲线就逐渐弯曲。
2.对称负载时的电枢反应
同步发电机带对称负载后，电枢绕组中将流过对称三相电流，此时电枢绕组会产生电枢磁动势及相应的电枢磁场，其基波与转子同向、同速旋转。负载时，气隙内的磁场由电枢磁动势和主极磁动势共同作用产生，电枢磁动势的基波在气隙中所产生的磁场就称为电枢反应。电枢反应的性质（增磁、去磁）取决于电枢磁动势和主磁场在空间的相对位置。分析表明，此相对位置取决于励磁电动势E0和扭载电流I之间的相角差ψ（ψ称为内功率因数角）。
同步电机电枢反应详细内容请参见第6.3.2节。
图8-14 同步电机空载特性
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