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• 先从一台并联在无穷大电网上的同步发电机着手分析。同步电机的气隙中同时存在着对应于电网电压U 的合成磁势F和对应于励磁电势E0的转子磁势Ff , F的转速由电网频率决定，是固定不变的。

• 在发电运行状态时，Ff超前于F 一个d角，或者说，Ff拖着F一起旋转，二者之间的电磁力矩对转子来说是阻力矩。转子在原动机的带动下克服阻力矩，将转子边的机械能转化为定子边的电能。

• 如果减少原动机输出给转子的机械功率，则d角逐渐缩小，在不计空载损耗时，当d缩小到 0时，电机处于理想空载状态，既不向电网提供有功功率，也不吸收电网有功功率。

• 如果把原动机撤掉并在转子上加上机械负载，则Ff将落后于F ，或者说，F拖着Ff一起旋转，二者之间的电磁力矩 对转子来说是动力矩，带动转子上的机械负载作机械功，从而将电网提供的电能转化为转子边的机械能。此时同步电机运行于电动机状态。

• 由以上分析可知，同步电机可以从发电机运行方式过渡为电动机运行方式。产生这一过程的本质在于转子旋转磁势Ff (由原动机拖动)和合成旋转磁势F(由交流电网决定)之间主从关系的改变。当Ff超前于F 时，同步电机处于发电状态，功角d>0 ，有功功率从电机流向电网；当F超前于Ff时，同步电机处于电动状态，功角d<0 ，有功功率从电网流向电机。

一、无功功率的调节

• 负载类型,多数负载除了消耗有功功率外,还要消耗电感性无功功率,如异步电机/变压器/电抗器等。电网除了供应有功功率外，还要供应大量滞后性的无功功率。

• 电网所供给的全部无功功率一般由并网的所有发电机分担。

• 本节将讨论发电机所承担的无功功率的调节方法。

• 分析过程中，认为发电机的电压和频率将维持常数。

• 如果保持原动机的拖动转矩不变(即不调节原动机的汽门、油门或水门)，那么发电机输出的有功功率亦将保持不变。

P2=mUIacosj = mUE0sind /Xs= 常数

Iacosj = 常数

E0sind = 常数

• 在有功功率不变时，调节发电机的励磁电流，则空载电势也随之变化。

• 隐极发电机的电势相量图中，Ia和E0的矢端必须落在直线AB和CD上。

• ①如果在某一励磁电流If0时，Ia正好与平行，此时无功功率为0,发电机输出的全部是有功功率，我们说发电机处于正常励磁状态。
  ②如果增加励磁电流到If1，则E0的矢端沿直线AB右移到E01，Ia的矢端将沿直线CD下移至Ia1，Ia1滞后于U，我们说发电机处于过励状态，输出功率中除了有功功率外，还有滞后性的无功功率；
  ③如将励磁电流减少到If2，则E0的矢端沿BA左移到E02，Ia的矢端将沿DC上移到Ia2，Ia2超前于U，我们说发电机处于欠励状态，发电机输出功率中除了有功功率外，还有超前性的无功功率。

二、V形曲线

• 通过调节励磁电流可以调节同步发电机无功功率。

• 励磁电流变化时，发电机的电枢电流也会发生相应的变化。

• 在有功功率不变时，将励磁电流If从欠励调节到过励,Ia=f(If)的曲线是一个V形。

• V形曲线是一簇曲线，每条曲线对应一定的有功功率。V形曲线上都有一个*低点，对应cosj=0的情况。

• 将所有的*低点连接起来，将得到与cosj =0对应的曲线，该线左边为欠励状态，功率因数超前，右边为过励状态，功率因数滞后。

• V形曲线可以利用电势相量图及发电机参数大小来计算求得，亦可直接通过负载试验求得。