接在電網(wǎng)上的負(fù)載絕大部分都是感性負(fù)載(如異步電機(jī)、電抗器等),都需要從電網(wǎng)吸收大量滯后性電流,使得電網(wǎng)及其輸電線路可供給的有功功率減小、損耗增加、壓降增大。
發(fā)電廠要求用戶的功率因數(shù)限制在一定的數(shù)值以內(nèi),以使電網(wǎng)能得到合理、經(jīng)濟(jì)地利用。那么用戶怎樣提高功率因數(shù)呢?
方法有二:(1)是在線路上并聯(lián)電容器來(lái)補(bǔ)償電網(wǎng)的落后性功率因數(shù);(2)是用同步電動(dòng)機(jī)代替部分異步電動(dòng)機(jī),因?yàn)橥诫妱?dòng)機(jī)能吸收超前性電流,可以改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。
與發(fā)電機(jī)類似,同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)可以通過(guò)改變勵(lì)磁電流的大小來(lái)調(diào)節(jié)。如果增大勵(lì)磁電流使電動(dòng)機(jī)處于過(guò)勵(lì)狀態(tài),則勵(lì)磁磁勢(shì)ff增大,而合成磁勢(shì)f的大小是不變的。
按照磁勢(shì)平衡原理,電網(wǎng)將輸出給電動(dòng)機(jī)一超前電流ia,該電流在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部將產(chǎn)生去磁性的電樞反應(yīng),使得磁勢(shì)得到平衡。電網(wǎng)輸出給電動(dòng)機(jī)超前電流相當(dāng)于電網(wǎng)從電動(dòng)機(jī)處吸取了滯后電流,正好滿足了附近電感性負(fù)載的需要,使得電網(wǎng)的功率因數(shù)得到補(bǔ)償。
如果減小勵(lì)磁電流使電動(dòng)機(jī)處于欠勵(lì)狀態(tài),則勵(lì)磁磁勢(shì)ff也減小,電網(wǎng)必須輸出給電動(dòng)機(jī)一滯后電流來(lái)產(chǎn)生增磁電樞反應(yīng),以保持合成磁勢(shì)f不變。這種情況和異步電機(jī)的情況類似,所以同步電動(dòng)機(jī)一般不采用欠勵(lì)運(yùn)行。
如果保持機(jī)械負(fù)載不變(相當(dāng)于有功功率不變),調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流if,對(duì)應(yīng)的電樞電流ia隨之而變,和發(fā)電機(jī)一樣可畫(huà)出同步電動(dòng)機(jī)的v形曲線。
但是同步電動(dòng)機(jī)亦有一些缺點(diǎn),如起動(dòng)性能較差,結(jié)構(gòu)上較異步電動(dòng)機(jī)復(fù)雜,還要有直流電源來(lái)勵(lì)磁,價(jià)格比較貴,維護(hù)又較為復(fù)雜,所以一般在小容量設(shè)備中還是采用異步電動(dòng)機(jī)。在中大容量的設(shè)備中,尤其是在低速、恒速的拖動(dòng)設(shè)備中,應(yīng)優(yōu)先考慮選用同步電動(dòng)機(jī),如拖動(dòng)恒速軋鋼機(jī)、電動(dòng)發(fā)電機(jī)組、壓縮機(jī)、離心泵、球磨機(jī)、粉碎機(jī)、通風(fēng)機(jī)等。
利用同步電動(dòng)機(jī)能夠改變電網(wǎng)功率因數(shù)這一優(yōu)點(diǎn),亦有制造專門(mén)用作改變電網(wǎng)功率因數(shù)的電動(dòng)機(jī),不帶任何機(jī)械負(fù)載,這種不帶機(jī)械負(fù)載的同步電動(dòng)機(jī)稱之為同步補(bǔ)償機(jī)或同步調(diào)相機(jī)。同步調(diào)相機(jī)是在過(guò)勵(lì)情況下空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)。