當負載不對稱時，發電機的三相端電壓及電流都將不對稱。由于流過電樞各相的電流有效值各不相同，它們所產生的合成電樞磁勢不再是一個幅值不變的圓形旋轉磁勢，其電樞反應情況較對稱運行時復雜得多，所以不能直接用分析對稱運行的簡單方法來分析不對稱運行的情況。

    分析不對稱運行的最簡單方法是對稱分量法(有關對稱分量法的原理,請參看變壓器篇的有關內容)，即把一組不對稱的三相電流(或電壓)分解成三組對稱的電流(或電壓)分量：即正序分量、負序分量和零序分量。各個對稱分量可視為相互獨立，分別研究它們獨立作用的效果，然后疊加起來得到最后結果。用這個方法時假設電路是線性的，忽略了磁路飽和現象。

    勵磁電勢EA、EB、EC只與勵磁磁勢的轉向有關,不受負載的影響,所以只有正序分量。

    在具體計算不對稱運行時，常把實際負載端的不對稱三相電壓和電流分解成三組對稱的分量，每組對稱分量對各相繞組均對稱，故可以按一相的情況來分析。

       按疊加原理,每相都可以列出三個相序的電勢平衡方程及畫出它們的等值電路。應該注意到，勵磁電勢只在正序的電勢平衡方程中出現。

    各相序電流流過電樞繞組時的電樞反應情況，反映在等值電路和方程式中是各相序電流遇到不同的阻抗。

    設各相序電流遇到的阻抗分別為：正序阻抗為Z+,負序阻抗為Z-,零序阻抗為Z0。以A相為例，各相序的電勢平衡方程式為：

    EA=UA++Z+IA+

    0=UA-+Z-IA-

    0=UA0+Z0IA0

    以上方程適合于任何不對稱負載或短路情況。根據這三個方程式,對于給定參數的電機,若知道不對稱的電流情況就能解出不對稱的電壓。反之亦然。

    下面對各相序電流遇到的阻抗加以說明

    (1)正序電抗X+

    同步發電機定子繞組的相序與E0一致時，定為正序電流I+—流過定子繞組即引起正序電抗X+=Xs。

    對于隱極同步電機,正序電抗X+=XS；對于凸極同步電機,正序電抗X+=Xd。

    (2)負序電抗X-

    負序電流I-流過定子電樞繞組所對應的電抗就是負序電抗X-，I-—X-

    負序電流流過定子電樞繞組時產生反轉的基波旋轉磁場—這一磁場以兩倍同步速度切割轉子繞組(包括勵磁繞組和阻尼繞組),并在其中感應出兩倍頻率的電勢和電流。對于負序磁場而言,轉子繞組的作用與一個短路繞組的作用相當。

    負序電流和負序電壓之間的關系可以用類似異步電機的等值電路來分析。如果不計定、轉子電阻,負序等效電路如圖19.2所示。其中X1s為定子漏抗,XFs為勵磁繞組漏抗,XZs為阻尼繞組漏抗。由于勵磁繞組僅放置在直軸磁路上,所以交軸電抗中不出現勵磁漏抗。X2d為直軸等效電抗,X2q為交軸等效電抗。

    凸極電機直軸磁路與交軸磁路的磁阻是不同的,負序磁場相對轉子轉動時,負序電抗的數值將介于X2d和X2q之間作連續周期性變化,利用對稱分量法無法計及負序電抗的變化,計算時取兩個軸上電抗的平均值來作為負序電抗的近似值:

    X-=(X2d+X2q)/2

    (3)零序電抗X0

    零序電流流過定子繞組時所對應的電抗就是零序電抗。

    三相零序電流大小相等,在時間上各相同相位；所產生零序脈動磁勢在時間上同相。因為三相繞組在空間上間隔120o電角度,所以氣隙中的三相合成磁勢為零。

    把三相繞組首尾串聯起來接到單相電源上,繞組中通過的便是零序電流。測定零序電抗時,可采用如圖19.3所示的電路。在端點上外施適當大小的、具有額定頻率的電壓,使得流入的零序電流數值等于額定電流。電機轉子由原動機帶動以同步速旋轉,轉子勵磁繞組應被短接,如果忽略電樞電阻,則

    X0=U0/(3I0)