发电机内流过有功电流时的情况，在（发电机中流过有功电流时情形）（a）图中，A1—A2代表定子线圈，R1—R2代表转子线圈。由转子电流激起的磁场，其极性如图中N—S所示，φ0 为转子磁极产生的磁通。当发电机转子被原动机带动旋转起来之后，其转向如箭头n所示，则定子线圈A1—A2中就会感应出电势来，根据右手定则可确定出感应电势的方向，如（发电机中流过有功电流时情形）（a）图所示，感应电势的方向是自A1进去从A2出来。此时若在外部加纯有功负载，则其电流与感应电势相同，电流的方向也是自A1进去从A2出来。这个电流在转子磁场里要受到力的作用，力的方向用左手定则来确定，对A1来讲是向右，对A2来讲是向左，如（发电机中流过有功电流时情形）（a）图中的F1所示，这样就形成了一个力矩，将使定子按顺时针方向旋转，但是由于定子是不能转动的，于是根据作用力与反作用力的原理，相当于转子被加上一反力矩，如（发电机中流过有功电流时情形）（a）图中的F2所示，这个反力矩将使转子作反时针方向转动，这对于转子按顺时针方向转动的原动机的主力矩来讲相当于增加了一个阻力矩，这个阻力矩的大小和有功电流的大小有关，有功电流越大，阻力矩也越大，因此要保持转子沿原来的顺时针方向转动的转速不变，原动机输出的主力矩就要增大，这就需要调大进汽量（或进水量）。

此外，当有功电流流过定子后，定子线圈也要产生一个磁场如（发电机中流过有功电流时情形）（b）图所示，图中，φs为定子磁场产生的磁通，这个磁场对原来的转子磁场要产生影响，通常把这种影响称为电枢反应。在流过有功电流的情况下，定子磁场的磁通是横穿过转子磁极轴的，称它为交轴电枢反应。交轴电枢反应使得转子极面的一半磁场增强、一半磁场削弱，使合成磁场的场极有点偏斜，而且由于铁芯饱和的关系，使增强的部分总不能成比例地增加，所以其结果总是削弱的多些，增强的少些，气隙的磁通是要减少一些的，因此端电压也要降低一些，但总的来看，其影响不大。

发电机内流过无功电流时的情况，以感性负载为例，在（发电机中流过无功电流时情形）（a）图中，A1—A2 、B1—B2代表定子线圈，N—S代表转子的磁极。当转子转到图示的瞬间，在定子线圈A1—A2中的感应电势达到最大值，由于此时外边接的是感性负载，所以电流和电势相差90°，即电势达到最大值的A1—A2线圈中电流为零，在些瞬间，电流最大值出现在与A1—A2相隔90°的B1—B2线圈中，这样B1—B2线圈在转子磁场中就会受到力的作用，根据左手定则确定出力的方向，如（发电机中流过无功电流时情形）（a）图中F1所示，线圈的两边所受的两个力是作用在同一根直线上的，因此形不成力矩，它对转子的反作用力F2也只是压紧转子的线圈而已，不会在转子产生阻力矩。由此可知，流过无功电流时不需要增加原动机的主力矩，即不需要开大汽门或导水翼等。

感性无功电流对转子磁场的影响由（发电机中流过无功电流时情形）（b）图中可见，B1—B2线圈中电流产生的磁通φs是沿着转子的磁极轴穿过转子的，所以称它为纵轴电枢反应。而定子磁场的方向和转子磁场的方向恰好相反，它们是互相抵消的，感性负载的电枢反应产生的是去磁作用，因此它使发电机的端电压降低，为了保持端电压不变，只有增加磁通，也即增加发电机的励磁电流。若无功负荷减少，发电机端电压升高时，为了保持端电压不变，便可减少励磁电流，这就是调无功应调励磁的道理。

发电机流过容性无功电流时，它的电枢反应也是纵轴电枢反应，只不过定子磁场对转子磁场是起助磁作用（即它们的磁通方向相同）的，流过的容性无功电流越大，端电压越高，这就是同步发电机带容性负载时电压不断增高，有时甚至达到无法控制的原因。这种现象叫做同步发电机的自激，或叫“负荷励磁”。

为什么频率变调有功，电压变调无功？

从公式中可知频率的高低与发电机的转速有关，而转速n的高低又与作用在发电机轴上的力矩平衡有关。当系统有功负载增加时，各台发电机的有功功率便要增加，发电机轴上的阻力矩也就增大，这时如果不增加主力矩，即开大汽门、导水翼等，则发电机的转速就要下降，频率就会降低（即系统有功不足频率低）。要维持频率不变，也即维持转速不变，就要开大汽门、导水翼，增加主力矩，也就是调有功。反之，当系统有功出现余额时，频率就要升高，这时就应关小汽门、导水翼。

电压的波动，主要是由无功负荷引起的，有功负荷对电压的波动也有影响，不过其影响小一些，所谓无功不足电压低，这个不足指的是无功供不应求，即感性负载大。感性负载对发电机产生去磁电枢反应，使气隙的磁场被削弱，端电压便降低，要使端电压维持不变，变需要增加转子的电流以补偿去磁电枢反应部分，这就是电压变动要调无功的道理。下载本文