来源：发电部 福能贵电新青年
基本概念
同步发电机运行情况主要由定、转子电流及电压、功率因数等表现出来。这些电压、电流参数之间的相互影响关系构成发电机的运行特性。这些主要参数简介如下：
a）电压：指发电机运行时，机端定子三相绕组的线电压。
b）电流：指发电机运行时，定子绕组各相流过的电流。
c）功率因数：发电机负载电压与负载电流相角差的余弦值，也即功率与容量的比值，并有Pn= UnIncosΦn 的关系。
d） 转子电流：发电机励磁绕组流过的直流电流值。
e） 转子电压：发电机励磁绕组端正负极间直流电压值。
1、空载特性
同步发电机的空载特性，是指发电机额定转速下，定子绕组开路时的空载电动势与励磁电流之间的关系（图1）。它表证了发电机磁路饱和情况，一般说来曲线平坦部分斜率大一些说明铁芯特性较好。通过该曲线能检查励磁绕组是否存在匝间故障。也能反应导磁通路的一些问题。
图1 同步发电机空载特性曲线
2、短路特性
短路特性是指发电机在额定转速下，定子绕组三相短路时，定子稳态短路电流与励磁电流之间的关系（图2）。短路电流曲线应该是一条直线，根据该曲线，可以求取饱和同步电抗与短路比。励磁绕组存在匝间短路时，短路特性曲线会降低，因此也可以用来检查此类故障。
图2 同步发电机短路特性曲线
3、负载特性
负载特性是指转速、定子电流为额定值，功率因素为常数时，发电机电压与励磁电流之间的关系曲线（图3）,即 U=f(IL)。当负荷的种类不同时，其功率因素不同,由此可得出各种不同的负载特性曲线。用负载特性、空载特性及短路特性，可以测定发电机的基本参数。
图3 同步发电机负载特性曲线
4、外特性
同步发电机的外特性，是指发电机在额定转速下，保持励磁电流和功率因素不变时，端电压与负载电流之间的关系曲线（图4）。同步特性反应发电机负载为感性或容性时，负载电流对转子电流的去磁或助磁情况。下图中曲线1为感性负载曲线，曲线2为阻性负载曲线，曲线3为容性负载曲线。
图4 同步发电机外特性曲线
5、调整特性
调节特性是指同步发电机在额定转速下，端电压和负载功率因素不变时，励磁电流与负载电流的关系曲线（图5）。调整特性反应发电机负载为感性或容性时，负载电流对转子电流的去磁或助磁情况。与外特性相近，只是变量不同。
图5 同步发电机调整特性曲线
6、功角特性功角特性是指发电机接在电网上稳态运行时，发电机的电磁功率与功角之间的关系（图6）。所谓功角是指发电机的空载电势 E0与端电压 U 之间的相位角。同步发电机的简化相量图（图7）。
表示发电机功角特性的关系式及向量图如下：
PG=UIcosΦ=E0U*sinδ/Xd
式中： PG------发电机一相的电磁功率
U-------发电机的相电压
I--------发电机的相电流
E0------发电机的空载电势
Xd------发电机的同步电抗
φ------功率因素角
δ------功角
当功角小于90°，在发电机端电压及励磁电流不变时，电磁功率大小与功角的大小同向变化；功角90°时电磁功率达到最大值，此时 PGmax= E0*U/Xd（sinδ=1）；功角超过90°后，随着功角的继续增大，电磁功率变小；当功角大于180°时，电磁功率变负，说明发电机变成电动机运行，从系统吸收有功。通过增加励磁以减小功角角度，是有效防止机组失步的手段。所以在发电机与系统失去同步时需要增加励磁，或者在欠磁运行时需要限制有功功率输出。
图6 功角特性曲线 图7同步发电机简化向量图