李进鹏
山西铝厂氧化铝二分厂在氧化铝生产熟料溶出的球磨机设备上采用8台TDMK一400/32型同步电机拖动。我们在多年的设备维护检修过程中，深知使用同步电机拖动低速、大功率的恒速重负载时，不仅设备运行稳定，而且能够通过调节励磁电流，达到改善电网功率的目的。但是，如果同步电动机的转子励磁电流调整不当，不仅不能起到改善电网功率因数的作用，相反，同步电机还要从电网吸收感性无功功率，进一步恶化电网质量，同时可能对电机本身造成不必要的损伤。
图1示出同步电机的U型曲线。由图1可知，在。cosφ=1的虚线左边，电机处于欠励状态，功率因数滞后。同时可以看出，如果欠励运行，电动机就会失去同步，即在靠近欠励区的左侧还有一个不稳定区。所以，从稳定运行的角度考虑，同步电机不宜在过分欠励的状态下运行。而在cosφ=1的虚线右边，电机处于过励磁状态，功率因数是超前的，同步电机向电网送出感性无功功率，或从电网吸取容性无功功率。从改善电网功率因数的角度看，同步电机运行在过励状态是有利的，这便是它的突出优点。
由此可见，当整个工厂用电的感性负载较小，即功率因数较大（0.9～0.95以上）时，调节励磁电流的着眼点，应主要考虑电机本身是否运行在最佳状态，即调节转子励磁电流的额定值时，电机定子电流最小，使电机本身功率因数接近于1，其铜耗和温升都最低。而整个工厂用电的感性负载较大，即功率因数较小（0.85～0.9以下）时，调节励磁电流的着眼点，应主要考虑提高功率因数（达到0.9～0.95以上），即增大励磁电流，使同步电机处于过励状态，向电网输送感性无功功率，以补偿其它感性负荷从电网吸取的无功功率，从而达到改善功率因数和电网质量的目的。总之，调节励磁电流的总体原则是：在保证同步电机的定、转子电流在额定值或额定值以下时，最大限度地提高功率因数。
因此在调节励磁电流时，应注意以下三点：
1．一般情况下，把励磁调整在欠励状态下是不合适的。这可以从以下三个方面来理解：①在欠励状态下，同步电机从电网吸收感性无功功率，使电网功率因数下降，若＜0.9时，供电部门或上级电力主管单位要进行处罚；②根据图1可知，虽励磁电流减少，但造成定子电流相应增加，引起铜耗增大，温升增高；③从图1中看出，励磁电流减小，严重情况下，同步电动机运行进人不稳定区域，会发生失步现象，从而降低了同步电机的过载能力和运行稳定性。
2．为了改善工厂电网的功率因数，把励磁增大到超过额定电压值是不对的，因为这样做，不仅使励磁绕组过热受损，甚至在重负荷情况下，定子绕组因电流过大而烧毁，得不偿失。
3．在使用晶闸管的励磁装置时，由于晶闸管经常烧坏，从而误认为同步电机欠励（即励磁电流较小）运行时比较有利，这样做是不对的。晶闸管经常出故障，应仔细查找真正原因，不应盲目减小励磁电流，否则失去了同步电机的意义。
为了弄清同步电机过励运行对工厂电网功率因数的补偿效果，下面以我厂8台400kW同步电机为例，说明在欠励cosφ=0.95（滞后）和过励cosφ=0.95（超前）两种情况下的补偿效果。
根据
可推导出
欠励时，电机从电网吸取无功功率为
过励时，电机向电网输送无功功率为
这就是说，一台电机正常运行时，若调节励磁电流使电机从滞后（cosφ=0.95）状态改为超前（cosφ=0.95）状态时，电机将向电网补偿264kVar的无功功率，8台共计2112kVar，从而大大改善了工厂电网的功率因数。