一、空载运行
定义：原动机拖动转子以同步速旋转，转子通入直流励磁，电枢绕组开路的状态，称为同步发电机的空载运行。磁场分布见图
此时，气隙磁场只有转子直流励磁磁动势产生的机械旋转磁场——主磁场
主磁场产生的磁通分为：主磁通
——穿过气隙，同时匝链定、转子绕组
漏磁通
——只匝链转子(励磁)绕组
二、对称负载运行
对称负载运行时，定子三相对称绕组(电枢绕组)流过三相对称电流产生旋转磁动势(电枢磁动势)——交流绕组的磁动势;电枢磁动势的基波与转子励磁磁动势同转向、同转速旋转，则气隙磁场由电枢磁动势和励磁磁动势共同产生。
定义：对称负载运行时，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
电枢反应的性质由电枢磁动势和主磁场的空间相对位置决定。
如何研究?
主磁场(以同步速旋转) 电枢磁动势(以同步速旋转)
空间相对静止——取任一瞬间：A相感应电势为最大值时
影响因数：
电枢磁动势的空间位置与电枢电流有关——交流绕组的磁动势
主磁场的空间位置与激磁电动势有关——交流绕组的电动势
即电枢磁动势和主磁场的空间相对位置与激磁电动势
与电枢电流
的夹角有关。
定义：激磁电动势与电枢电流的夹角称为内功率因数角
(与功率因数φ角不同)
1.ψ=0时的电枢反应
分析步骤：
1)假定正方向：激磁电动势与电流——尾进首出为正;
磁动势——与电流符合右手螺旋定则;
相绕组轴线正方向——与正向电流符合右手螺旋定则;
2)转子参考轴正方向：
直轴(d轴)——两相邻主磁极轴线的连线，N极磁力线穿出的方向;
交轴(q轴)——两相邻主磁极轴线连线的中线，逆转子转向转过90;
3)选时刻：A相感应电势为正最大值瞬间——确定转子位置;
4)确定转子旋转方向：根据定子绕组空间位置确定转子旋转方向——感应正序电动势;
5)确定转子磁极极性：根据右手螺旋定则确定转子磁极极性——即确定励磁磁动势的方向;
6)确定电枢电流方向：根据确定电枢电流方向;
7)确定电枢磁动势方向：根据电枢电流方向确定电枢磁动势方向。
结论：
1)电枢反应的性质——交轴电枢反应(电枢磁动势为交轴磁动势)
2)电枢反应的作用——使气隙磁场发生偏移
3)电枢反应对同步发电机运行的影响：有功分量电流产生的交轴电枢磁动势与励磁电流相互作用产生制动性质的电磁转矩，影响同步发电机的有功功率转换。(见图12-11)
2.ψ = 90°时的电枢反应：
分析步骤同上
结论：
1)电枢反应的性质——直轴去磁电枢反应(电枢磁动势为直轴磁动势)
2)电枢反应的作用——使气隙合成磁场被削弱
3)电枢反应对同步发电机运行的影响：不影响同步发电机的有功功率转换;但由于气隙合成磁场被削弱。使同步发电机的端电压下降。(见图12-12)
(感性无功分量电流产生的直轴电枢磁动势与励磁电流相互作用产生电磁力，不产生电磁转矩)
3.ψ = -90°时的电枢反应：
分析步骤同上
结论：
1)电枢反应的性质——直轴助磁的电枢反应(电枢磁动势为直轴磁动势)
2)电枢反应的作用——使气隙合成磁场被增强
3)电枢反应对同步发电机运行的影响：不影响同步发电机的有功功率转换;但由于气隙合成磁场被增强。使同步发电机的端电压上升。(见图12-13)
(容性无功分量电流产生的直轴电枢磁动势与励磁电流相互作用产生电磁力，不产生电磁转矩)
4.0<ψ<90°时的电枢反应：
此时，电枢磁动势
可分解为：直轴电枢磁动势(Fad = Fa sin)其性质为直轴去磁电枢反应;作用为削弱气隙合成磁场。交轴电枢磁动势(Faq= Fa cos)其性质为交轴电枢反应;作用为使气隙磁场发生偏移。
同理，电枢电流也可分解为：
直轴电枢电流IAd、IBd、ICd联合产生直轴电枢磁动势Fad。
交轴电枢电流IAq、IBq、ICq联合 产生交轴电枢磁动势Faq。