同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)一般由兩部分組成。一部分用于向發(fā)電機的磁場繞組提供直流電流，以建立直流磁場，通常稱為勵磁功率輸出部分（或稱為功率單元）。另一部分用于在正常運行或發(fā)生事故時調(diào)節(jié)勵磁電流，以滿足運行的需要。這一部分包括勵磁調(diào)節(jié)器、強行勵磁、強行減磁和自動滅磁等，一般稱為勵磁控制部分（或稱為控制單元）。
    二、發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)

維持發(fā)電機的端電壓等于給定值是電力系統(tǒng)調(diào)壓的主要手段，那么如何保證同步發(fā)電機的端電壓為給定值呢？
    我們說，在負(fù)荷變化的情況下，必須通過調(diào)節(jié)勵磁的方式。 下面以發(fā)電機的簡化相量圖來分析一下其具體原理。

式中： Eq——發(fā)電機的空載電勢；Uf——發(fā)電機的端電壓；If——發(fā)電機的負(fù)荷電流比例。

上式說明，在發(fā)電機空載電勢Eq恒定的情況下，發(fā)電機端電壓Uf 會隨負(fù)荷電流If 的加大而降低，為保證發(fā)電機端電壓Uf 恒定，必須隨著發(fā)電機負(fù)荷電流If 的增加（或減?。?，增加（或減?。┌l(fā)電機的空載電勢Eq ，而Eq 又是發(fā)電機勵磁電流Ifq 的函數(shù)（若不考慮飽和，Eq 和Ifq 成正比），故在發(fā)電機運行中，隨著發(fā)電機負(fù)荷電流的變化，必須調(diào)節(jié)勵磁電流來使發(fā)電機端電壓恒定。

三、永磁發(fā)電機

除了上面說到的勵磁發(fā)電機，發(fā)電機組中還有一類永磁發(fā)電機。它與勵磁發(fā)電機的最大區(qū)別在于它的勵磁磁場是由永磁體產(chǎn)生的。 永磁體在電機中既是磁源，又是磁路的組成部分。永磁發(fā)電機轉(zhuǎn)子采用鋼結(jié)構(gòu)，表面按順序嵌放永磁體，轉(zhuǎn)子表面磁通強、重量輕、體積小、無觸點，整機唯一磨損部位是軸承。

此外，在功率等級相同的情況下，永磁式發(fā)電機處于直軸磁路中的永磁體的磁導(dǎo)率很小，直軸 電樞反電抗 Xad 較電勵磁同步電機小很多，因而電壓調(diào)整率也比電勵磁同步電機小，輸出波形接近正弦波，輸出電壓穩(wěn)定、線電壓畸變小，輸出電壓波形好。

永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)免去了產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場所需的勵磁功率和碳刷、滑環(huán)之間磨擦的機械損耗，使得永磁式發(fā)電機效率大為提高。普通勵磁式發(fā)電機在 額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)平均效率只有 65%，而永磁式發(fā)電機則可高達(dá) 83%以上。

四、有功和無功的控制

在電力系統(tǒng)之中運行的發(fā)電機既帶有有功負(fù)載，又帶有無功負(fù)載，有功電流的變化會影響發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和頻率，無功電流的變化會影響發(fā)電機的電壓。為了保證發(fā)電機的頻率和電壓的穩(wěn)定，必須及時調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸入功率和勵磁電流。那么問題是具體該如何調(diào)節(jié)呢？

有功功率的調(diào)節(jié)——即原動機輸入功率的調(diào)節(jié)。

同步發(fā)電機與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)時，當(dāng)發(fā)電機剛投入電網(wǎng)還沒有向電網(wǎng)送出有功負(fù)荷時，假設(shè)我們忽略發(fā)電機的空載損失，則此時發(fā)電機處于“空接”在電網(wǎng)上的狀態(tài)。 如果要向電網(wǎng)發(fā)出有功功率，就必須增加發(fā)電機的輸入功率，即加大火力發(fā)電廠中汽輪機汽門的開度，或水力發(fā)電廠中水輪機水門的開度或者風(fēng)力發(fā)電廠的風(fēng)速等，增大原動機的出力，增加原動機的力矩。

此時由于作用在發(fā)電機轉(zhuǎn)軸上力矩的增大，就會使發(fā)電機轉(zhuǎn)子加速，于是發(fā)電機主磁極的位置將逐步超前，隨著主極的超前，發(fā)電機激磁電勢（?0）將超前于端電壓（電網(wǎng)電壓Ù），相應(yīng)的，功率角（δ）及電磁功率（Pm）將逐步增大，這樣輸入功率和輸出功率之間將逐步恢復(fù)平衡，保持在新的工作點同步運行。

在實際的調(diào)控過程中，有功功率的調(diào)節(jié)需要注意幾個問題：

（1）增加有功功率的速度應(yīng)遵照有關(guān)規(guī)程的規(guī)定，或制造廠家的要求。有功功率增加的速度不宜太快，否則將對發(fā)電機的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響。當(dāng)然也不應(yīng)無根據(jù)的限制有功功率增長的速度，這將延誤供電時間，特別是在事故情況下，尤為重要。

（2）有功功率的調(diào)節(jié)還要特別注意原動機輸入功率的配合問題，特別是火力發(fā)電廠或熱電站等，要充分注意鍋爐的供汽能力和熱負(fù)荷的調(diào)整，使其協(xié)調(diào)。有時候會因發(fā)電機有功功率增長過快，鍋爐供汽能力一時跟不上，壓力急速下降，造成被迫停機事故。

2、無功功率的調(diào)節(jié)——即發(fā)電機勵磁的調(diào)節(jié)。同步發(fā)電機的勵磁有三種狀態(tài)，分別是：

（1）正常勵磁：即發(fā)電機的全部輸出功率均為有功功率。即cosφ=1，此時發(fā)電機的激磁電勢為E。

（2） 過勵：增加發(fā)電機的勵磁，使其超過“正常勵磁”稱為過勵。

（3）欠勵：減少發(fā)電機的勵磁，使其小于“正常勵磁”稱為欠勵。

同樣的，無用功功率的調(diào)節(jié)過程中也需要注意幾個問題：

（1）由于發(fā)電機與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)運行，電網(wǎng)電壓視為恒定值，調(diào)整勵磁不會引起電壓的變化。

（2）調(diào)節(jié)勵磁可以調(diào)節(jié)無功功率，但只能調(diào)節(jié)無功功率，而不能改變有功功率。

（3）調(diào)節(jié)勵磁時應(yīng)注意，不要使其超過勵磁電源或發(fā)電機勵磁繞組的允許值，以免出現(xiàn)勵磁機與發(fā)電機勵磁繞組過熱現(xiàn)象。

（4）注意發(fā)電機電樞電流，保持不超過發(fā)電機視在功率，以防引起發(fā)電機電樞繞組過電流。