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法學恆載荷下改變勵磁對同步電機的影響
同步電機最重要的特性之一是，透過改變電機的勵磁，可以使其功率因數滯後或超前。藉助其相量圖，可以解釋同步電機功率因數隨勵磁變化而變化的原因。
考慮一臺具有恆定電源電壓和驅動恆定機械負載的同步電機。電機輸入功率由下式給出：
$$\mathrm{P_{i}=\frac{VE_{f}}{X_{s}}Sinδ=3V\:I_{a}\:Cos\varphi}$$
由於對於給定的同步電機，V 和 XS 是常數，因此對於恆定的輸出功率，
$$\mathrm{E_{f}\:Sinδ=常數}$$
$$\mathrm{I_{a}\:Cos\varphi=常數}$$
當改變電機的勵磁 (Ef) 時，電樞電流 (Ia) 會發生變化。但乘積 (Ia cosφ) 必須保持不變。為了實現這一點，功率因數角 (φ) 會進行調整，以使乘積 (Ia cosφ) 保持不變。也就是說，電機的功率因數將發生變化。為了使 (Ia Cosφ) 保持不變，Ia 相量端點的軌跡（用 XY 線表示）必須沿垂直於 V 相量的直線移動（參見圖中所示的相量圖）。
從圖中可以清楚地看出，隨著勵磁 (Ef) 值的增加，電樞電流 (Ia) 的大小先減小，然後再次增加。在單位功率因數下，電樞電流最小，而在滯後或超前功率因數下，電樞電流更大。
情況 1 - 同步電機欠勵磁
如果勵磁使得 (Ef
情況 2 - 同步電機正常勵磁
如果 (Ef=V)，則稱同步電機為正常勵磁。在這種情況下，電機的無功功率為零 (即 Q = 0)，也就是說電機既不吸收也不發出無功功率。因此，電機的功率因數為 1。對於給定的負載，在單位功率因數下，合成電壓 (Er) 以及電樞電流 (Ia) 最小，如圖 2 所示。
情況 3 - 同步電機過勵磁
如果勵磁使得 (Ef>V)，則稱同步電機為過勵磁。在這種情況下，電樞電流 (Ia) 超前於電源電壓 (V)，電機向系統提供滯後無功功率。因此，電機功率因數超前，如圖 3 所示。
結論
從以上討論可以得出結論：
如果同步電機欠勵磁，則其功率因數滯後。
如果同步電機正常勵磁，則其功率因數為 1。
如果同步電機過勵磁，則其功率因數超前。
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