同步发电机正常运行时，相对静止的定子磁极(定子三相绕组合成磁场)与转子磁极(转子磁场)之间可看成有弹性的磁力线联系。当负载增加时，转子的位移角δ(功角)将增大，这相当于把磁力线拉长;当负载减小时，δ角将减小，这相当于磁力线缩短，如图4—17所示。当负载突然变化时，由于转子有惯性，转子位移角不能立即稳定在新的数值，而是在新的稳定值左右要经过若干次摆动，这种现象称为同步发电机的振荡。

振荡有两种类型，一种是振荡的幅度愈来愈小，δ角的摆动逐渐衰减，最后稳定在某一新的位移角下，仍以同步转速稳定运行(称同步振荡);另一种是振荡的幅度愈来愈大，δ角不断增大，直至脱出稳定范围，使发电机失步，发电机进行异步运行(称非同步振荡)。

1.发电机发生振荡或失步时有如下现象：

1)定子电流表指示超出正常值，且往复剧烈摆动;

2)定子电压表和其他母线电压表指针指示低于正常值，且往复摆动;

3)有功负荷与无功负荷大幅度剧烈摆动;

4)转子电压、电流表的指针在正常值附近摆动;

5)发电机发出有节奏的鸣声，并与表计指针摆动节奏合拍;

6)低电压继电器和过负荷保护可能动作报警;

7)在控制室可听到有关继电器发出有节奏的动作和释放的响声，其节奏与表计摆动节奏合拍。

2.发电机振荡和失步的原因：

1)静态稳定破坏。这往往发生在运行方式的改变，使输送功率超过当时的极限允许功率。

2)发电机与电网联系的阻抗突然增加。这种情况常发生在电网中与发电机联络的某处发生短路，一部分并联元件被切除，如双回线路中的一回被断开，并联变压器中的一台被切除等。