本文研究在磁路饱和与磁场畸变共同作用的情况下,汽轮发电机磁场分布的基本特点及其对发电机运行行为的影响。所研究的运行状态既包括正常运行范围,也包括功率角很大的临界失稳运行状态。研究目的是为进一步建立电力系统仿真所用发电机精确模型提供理论基础和技术支持。主要研究成果如下：1)对场路耦合问题中不同形式的电压方程进行对比研究,发现了某经典文献所给出方程的局限性,得到了能更好地反映磁场分布特点及谐波影响的电压方程的新形式。2)通过对比分析不同饱和程度和不同功角下的磁场分布、磁密波形及感应电势等,揭示了磁路饱和与磁场畸变共同作用除了导致负载非线性特性明显偏离空载特性之外,还会引起磁密空间分布波形的对称性及其谐波含量的显著变化,相应地使气隙磁密基波轴线发生偏移、感应电势和定子铁心齿部磁密随时间变化的波形出现更多的谐波含量。3)在以往研究300MW汽轮发电机的基础上,以135MW、200MW、300MW和600MW汽轮发电机为对象,系统研究四种容量汽轮发电机负载非线性特性的共同特点,探求一般规律。揭示了四种汽轮发电机不同运行条件下的负载非线性特性均与各自空载特性存在显著差别,而出现这种差别的原因在于这四种大型汽轮发电机在负载运行时都存在磁路饱和与磁场畸变的共同作用。4)通过对有限元计算结果的深入分析,获得了汽轮发电机在磁路饱和与磁场畸变共同作用下的气隙电势、合成磁势、功率角、功率因数等运行量之间新的关系曲线族,提出了用这种新曲线族代替空载特性计算负载励磁电流的新方法。该方法既保留了有限元计算的精度又便于工程实际中应用。5)对比研究了磁路饱和与磁场畸变共同作用下电磁转矩及参数计算的多种方法,选择出适用的方法,通过大量计算分析,发现磁路饱和与磁场畸变的共同作用对功角特性的影响不大,但对参数的影响很大,当气隙电势固定,即主磁路饱和程度不变时,同步电抗随功率角的增大而显著减小。