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法学恒载荷下改变励磁对同步电机的影响
同步电机最重要的特性之一是，通过改变电机的励磁，可以使其功率因数滞后或超前。借助其相量图，可以解释同步电机功率因数随励磁变化而变化的原因。
考虑一台具有恒定电源电压和驱动恒定机械负载的同步电机。电机输入功率由下式给出：
$$\mathrm{P_{i}=\frac{VE_{f}}{X_{s}}Sinδ=3V\:I_{a}\:Cos\varphi}$$
由于对于给定的同步电机，V 和 XS 是常数，因此对于恒定的输出功率，
$$\mathrm{E_{f}\:Sinδ=常数}$$
$$\mathrm{I_{a}\:Cos\varphi=常数}$$
当改变电机的励磁 (Ef) 时，电枢电流 (Ia) 会发生变化。但乘积 (Ia cosφ) 必须保持不变。为了实现这一点，功率因数角 (φ) 会进行调整，以使乘积 (Ia cosφ) 保持不变。也就是说，电机的功率因数将发生变化。为了使 (Ia Cosφ) 保持不变，Ia 相量端点的轨迹（用 XY 线表示）必须沿垂直于 V 相量的直线移动（参见图中所示的相量图）。
从图中可以清楚地看出，随着励磁 (Ef) 值的增加，电枢电流 (Ia) 的大小先减小，然后再次增加。在单位功率因数下，电枢电流最小，而在滞后或超前功率因数下，电枢电流更大。
情况 1 - 同步电机欠励磁
如果励磁使得 (Ef
情况 2 - 同步电机正常励磁
如果 (Ef=V)，则称同步电机为正常励磁。在这种情况下，电机的无功功率为零 (即 Q = 0)，也就是说电机既不吸收也不发出无功功率。因此，电机的功率因数为 1。对于给定的负载，在单位功率因数下，合成电压 (Er) 以及电枢电流 (Ia) 最小，如图 2 所示。
情况 3 - 同步电机过励磁
如果励磁使得 (Ef>V)，则称同步电机为过励磁。在这种情况下，电枢电流 (Ia) 超前于电源电压 (V)，电机向系统提供滞后无功功率。因此，电机功率因数超前，如图 3 所示。
结论
从以上讨论可以得出结论：
如果同步电机欠励磁，则其功率因数滞后。
如果同步电机正常励磁，则其功率因数为 1。
如果同步电机过励磁，则其功率因数超前。
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