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本书2.2节中的物理量均采用有名单位制。在电力系统中，标幺制是广泛采用的单位制。在标幺制中，对于不同的基准值，同一个物理量的标幺值不同。在本书中，通过选择适当的基准值，将有名单位制下的同步发电机基本方程转化成标幺制形式，且使其具有如下特征：
1）同步发电机基本方程的形式不变。
2）定子等效绕组与转子绕组之间的互感系数具有互易性，即磁链方程中的电感矩阵具有对称性。
由于同步发电机包括定子与转子，因此需要对定子侧和转子侧的物理量分别选择基准值。
对于定子侧而言，首先选择四个独立基准值：定子电压基准值 u B 、定子电流基准值 i B 、角速度基准值 ω B 、功率基准值 S B 。然后，根据独立基准值计算其他物理量的基准值。在本书中，定子电压基准值 u B 、定子电流基准值 i B 、角速度基准值 ω B 、功率基准值 S B 的选择具体如下：
式中， u N 和 i N 分别表示同步发电机额定相电压与额定相电流的有效值； ω N 表示额定角速度（额定角频率）； S N 表示同步发电机的额定功率。
根据上述独立基准，可以进一步计算其他物理量的基准值，具体举例如下：
式中， z B 、 L B 、 t B 、 ψ B 分别表示定子侧阻抗基准值、定子侧电感基准值、定子侧时间基准值、定子侧磁链基准值。
对于有阻尼绕组同步发电机，它的转子侧同时有励磁绕组、 d 轴阻尼绕组、 q 轴阻尼绕组。为了简化对这三种绕组基准值的选择，本书采用一种常见做法：假设励磁绕组与阻尼绕组具有相同的匝数，或者阻尼绕组已经折算成了与励磁绕组具有相同匝数的绕组。在这种情况下，只需对励磁绕组选择基准值，或者说仅需要对转子侧选择一套基准值。
转子侧基准值的选取需要考虑它与定子侧物理量基准值之间的关系。本书介绍一种常用方法：将同步发电机看成等效的变压器，且转子电流基准值 i fB 产生的磁动势等于定子三相对称电流（幅值为 i B ）产生的磁动势。由于转子电流基准值 i fB 产生的磁动势 F fB = w f i fB ，定子三相对称电流（幅值为 i B ）产生的磁动势 F SB =1.5 wi B ，因此有：
令 k = w/w f ，其中 w f 和 w 分别表示的是励磁绕组的有效匝数与定子绕组的有效匝数。
由于定子绕组与转子绕组存在磁耦合，因此两者之间需采用相同的功率基准和时间基准，即 S fB = S B ， t fB = t B 。由于 S fB = u fB i fB ， S B =1.5 u B i B ，因此进一步有：
由于 t fB = t B ，且 ω fB =1 /t fB ，因此， ω fB = ω B 。由上述基准值可以进一步得到诸如转子侧阻抗基准值 z fB 、转子侧电感基准值 L fB 、转子侧磁链基准值 ψ fB 和转子侧互感基准值 m RS.B ：
根据上节的基准值选择，常用标幺制下理想同步发电机基本方程具体如下：
在常用标幺制中，同步发电机输出的有功功率计算公式为
下面将介绍实用正向下采用电抗表示的标幺制基本方程。首先介绍一下额定转速下（ ω * =1）同步发电机部分物理量标幺值之间的关系。
1.额定转速下同步发电机部分物理量标幺值之间的关系
下面以定子侧元件为例，介绍此种情况下电感系数标幺值与电抗标幺值之间的关系、磁链标幺值与电压标幺值之间的关系等。
（1）电感系数与电抗之间的关系
元件电抗的标幺值 x * 计算公式如下：
由于此种情况下角速度的标幺值 ω * =1，因此 x * 可以进一步计算如下：
从上面可以看出，当 ω * =1时，电感系数标幺值与电抗标幺值相等，电感系数标幺值可以被相应的电抗标幺值替代。
（2）磁链与电压之间的关系
根据有名单位制下的磁链计算公式 ψ = Li ，其中 i 为对应的电流，则磁链的标幺值 ψ * 计算公式如下：
由于 ω * =1时有 x * = L * ，因此进一步得到：
因此当 ω * =1时，磁链标幺值与电压标幺值相等，磁链标幺值可以被相应的电压标幺值替代。
（3）同步发电机绕组电感系数与电抗之间的关系
对于定子等效绕组dd、励磁绕组、 d 轴阻尼绕组而言，如果在转子的 d 轴向仅存在一个共同磁通，即不存在仅与两个绕组交链的互感磁通，则在标幺制下，定子等效绕组dd、励磁绕组、 d 轴阻尼绕组的互感系数相等。如果 ω * =1，则进一步有：
式中，
为励磁绕组电抗的标幺值；
为
d
轴同步电抗的标幺值，也是等效绕组dd的电抗标幺值；
为定子绕组的漏抗标幺值；
为励磁绕组的漏抗标幺值；
为
d
轴电枢反应电抗标幺值；
为
d
轴阻尼绕组的电抗标幺值。
在标幺制下，当 ω * =1时，还有如下关系：
式中，
为
q
轴同步电抗的标幺值，也是等效绕组qq的电抗标幺值；
为
q
轴电枢反应电抗的标幺值；
为
q
轴阻尼绕组的电抗标幺值。
2.采用电抗表示的实用化标幺制基本方程
根据以上假设与分析，在标幺制下，理想同步发电机基本方程中的磁链方程可以变为如下形式：
（1）实用正方向
在2.1节中选定
q
轴正方向落后于
d
轴正方向90°电角度。因此，如果励磁磁动势位于
d
轴正方向，那么空载电势相量
正好位于
q
轴正方向。由于实际运行的同步发电机经常向感性负载供电，因此在前述情况下定子端电压相量
和电流相量
的相位都落后于空载电势相量
，此时定子电流和端电压的
d
轴分量将位于转子
d
轴的反方向。为了使定子电流和端电压的
d
轴分量常为正值，且与习惯用法相同，本节将定子电压（电势）、电流的
d
轴分量的正方向改选为转子
d
轴的负方向，同时保持其余物理量的正方向不变。经过前述调整后的各物理量的正方向被称为实用正向（见图2.8）。
图2.8 同步发电机不同轴向的等效电路
（2）实用化标幺制基本方程
在此基础上，若取转子 d 轴的负方向为定子电势、电压、电流的 d 轴分量的正方向，即选择所谓的实用正向，则实用正向下理想同步发电机基本方程如下：
若理想同步发电机不存在阻尼绕组，此时转子 d 轴向仅存在两个绕组，即励磁绕组与等效绕组dd。因此，在常用标幺制下，无阻尼绕组的理想同步发电机满足 d 轴向绕组电感相等的条件。进一步，若角速度的标幺值等于1，且采用实用正向，则仅需对式（2.79）～式（2.80）进行小幅度的修改（删除阻尼绕组的电磁方程以及相关的电磁变量），从而得到如下标幺制基本方程：
从式（2.81）和式（2.82）可以看出，无阻尼绕组理想同步发电机的电磁方程仅为8个。