一、短路特性

• n=n₁/电枢绕组三相持续短路/然后加励磁电流，称为稳态短路运行。
• 这时U=0，如果改变I_f，则短路电枢电流I_k也改变。I_k=f(I_f)就是短路特性。
• 短路运行时，I_k和E₀之间的相位差y仅由X_s和绕组电阻决定，忽略电阻时，I_k将滞后于E₀90电角度，其电枢反应表现为直轴纯去磁作用。

• 去磁作用减少了电机中的磁通，磁路不饱和E₀=f(I_f)呈线性。由于短路电流I_k=-jE₀/X_s 所以I_k=f(I_f)也呈线性，是一条通过原点的直线。
• 稳态短路时，电机中的电枢反应为直轴纯去磁作用，电机的磁通和感应电势较小，短路电流也不会过大，所以三相稳态短路运行没有危险。
• 对凸极电机来说，短路时交轴电枢磁势F_q=0 分析时只需将X_s用X_d、将I_a用I_d代替即可。

二、利用I_k=f(I_f)和E₀=f(I_f)求X_s/X_d

• 短路且略去电阻压降时，
  E₀=-jX_sI_k
  X_s=E₀(I_f)/I_k(I_f)
• 测定同步电抗的简单方法：
  ① 用原动机带动同步发电机在同步转速下运转，测取E₀=f(I_f)和I_k=f(I_f)特性。
  ② E₀=f(I_f)和I_k=f(I_f)绘成曲线，并在E₀=f(I_f)上作出气隙线。
  ③选取某一I_f，求得对应的短路电流I_k1和对应于气隙线上的电势E₀₁，则
  　　 　　不饱和X_s()=E₀₁/I_k1
• 在E₀=f(I_f)求得对应于额定电压U_N的励磁电流I_fN，再从I_k=f(I_f)上求得对应于I_fN的短路电流I_k2，则
  　　　　　饱和X_s(X_d)=U_N/I_k2
• 凸极电机的X_q可以利用经验公式求得
  　　　　　　　X_q≈0.65X_d　

三、零功率因数负载特性

• 负载特性是指当负载电流I_a=常数，功率因数cosj =常数的条件下，端电压U与励磁电流I_f的关系。
• 对应于cosj=0 & I_a=I_N时一条负载特性称为零功率因数特性。
• cosj=0的负载为纯电感负载，即y=90度，I_d=I_a，I_q=0,且
  U=E₀-X_dI_d=E₀(I_f)-X_dI_d=E₀(I_f)-X_dI_N
• 已知空载特性E₀(I_f)和同步电抗X_d(或X_s)的情况下，就可以作出同步电机的零功率因数特性曲线。反过来通过测取空载特性和零功率因数特性就可以求得同步电抗，经过进一步的处理，还可以求得定子漏抗。

四、同步电抗和定子漏抗

• 同步电抗
  在零功率因数特性曲线上取出对应于U=U_N的I_fN，再在空载特性曲线上取出对应于I_fN的空载电势E_0N，则 X_d=(E_0N-U_N)I_N
• 定子漏抗
  U=0时，对应于零功率因数特性上的励磁电流I_f=OC=OB+BC，OB段用来产生漏抗电势E_s=AB=X_sI_d。BC段用来产生电枢电势E_ad=X_adI_d，可见△ABC的BC边代表纯去磁的电枢反应磁势，AB边代表定子漏抗。由于BC和AB的长度均和电枢电流I_d成正比。所以当I_d一定时，△ABC是固定的，此三角形称为同步电机的特性三角形。
  只要求得特性三角形，我们就可以很方便地求得定子漏抗，即
  　　　　　　X_s=AB/I_d
• 特性三角形的作法:(动画)
  I_d一定时，△ABC是固定的，在空载特性曲线上移动△ABC的顶点A时，C的轨迹即为零功率因数特性。如果我们在零功率因数特性曲线上向上平移△ABC的顶点C到额定电压U_N时，将得到△A"B"C" ，并且O"C"=OC,O"A"//OA，由此可得到特性三角形的作法：
  ①在额定电压U_N处作一水平线交零功率因数曲线于C"，截取O"C"=OC ；
  ②过O"作OA的平行线交空载特性曲线于A"；
  ③过A"作A"B"⊥O"C"于B"，则△A"B"C"即为特性三角形

五、外特性和电压调整率

• 外特性是指：n=n₁,I_f=常数,cosj=常数的条件下，同步发电机作单机运行时,端电压U随负载电流I_a而变化的关系,即U=f(I_a)曲线

• 外特性曲线的走向和负载的性质有关。对于感性负载(j>0)，在励磁电流不变的情况下，随着I_a增大，有两个因素导致U下降，其一是电枢反应的去磁作用的增强，其二是漏抗压降的增大，所以感性负载时，同步电机的外特性是下降的曲线。
  

• 

• 对于j<0,的容性负载，电枢反应可能表现为增磁作用，随着I_a增大，U可能会上升
• 保持额定励磁电流I_fN和转速n₁不变,将发电机的完全卸载,发电机的端电压将由U_N变化为空载电势E₀，电压变化的幅度可以用电压调整率来表示
  　　　　　　DU=(E₀-U_N)/U_N
• 　DU是发电机的性能指标之一，按国家标准规定不能大于40% 。