同步电机无功为0时，定子电流仍参与建立和维持磁场？

Magi

书上说：无功功率的作用是建立和维持磁场，同步电机可以通过调节转子磁场使功率因数为1。

我的疑问：当同步电机功率因数为1时，定子绕组仍有电流，仍参与建立和维持磁场，为何无功功率为0？

不知是否有人和我有同样的疑问，还请大家解惑，谢谢！

Magi

转载知乎上某位威斯康星大学麦迪逊分校大侠的回答，如有人有同样疑问，可资参考。

题主的意思应该是：既然有磁场存在，那电机就肯定在消耗无功功率。这时候说电机的无功功率为零，这不是扯淡吗。没错，这就是话说不清楚导致的困惑。一般来说，同步电机都是作为发电机使用的。虽然T. A. Lipo老师前阵子弱弱地提醒了大家一下：“不要忘了电励磁同步电机也是一种很好的电机鸭~”——但是没人鸟他，即便他是Lipo，哈哈。
Synchronous motor drives-a forgotten option​
在解释清楚这个问题以前，必须先知道背景。传说，对于电网公司来说，无功电流是很讨厌的。因为无功电流流过你家电表的时候，电表是不走的。但是，在电缆上走的任何电流，都是会产生欧姆损耗的。更进一步地，有功电流逆着流动的时候，电表还会反着走。比如说，我安装了一百台电梯，为了节省空间，我还不安装电梯的配重。特别的是，我用的逆变器是背靠背的，功率可以双向流动。也就是说，电梯升上来的时候，我从电网那边吸了有功功率过来，电梯降下去的时候，我把电梯的势能转换成电能再还回去，我的电表几乎不会跳。更加过分地是，我用的还是感应电机，而且我钱都已经花在买背靠背逆变器了，我不乐意再安装电容网络来补偿无功了。于是，不管是电梯上升还是下降，需要用到的无功功率我都让电网给我提供。这样我的电费就很省啦。
电网公司就很不开心啦。所以，电网公司去求电气教材的编制者们，希望他们能在编写教材的时候，给学生们灌输一些“优秀”的思想，给我们洗洗脑。比如，最好的电机系统就是无功功率为零的，功率因数为1的系统。所以你才会看到书上说的“无功功率的作用是建立和维持磁场，同步电机可以通过调节转子磁场使无功功率为0”。咱们弄电机的，电机呼呼地转起来就很开心啦，为什么要管无功功率哦。
实际上，这里说的无功功率为零，意思是指，同步电机网侧的无功功率为零。此时电机建立磁场所需的无功功率是电励磁转子上的绕组内的直流电流提供的。

Magi

转载自知乎--水牛

这是个好问题，要准确地理解的话，需要对电机学中同步机的部分学好学懂。确实，我们的教材里布满了公式和定义，缺少形象地分析，学懂很困难。我试试看能不能说得简单易懂一点，帮助题主理解一下。
同步机与异步机的不同就是，异步机转子没有励磁，一切磁场都是定子建立起来的。而同步机，有转子励磁，定子并不建立全部的磁场。无功电流产生的根本原因，就是因为励磁。异步机的电流可以等效分为有功和无功两部分，有功部分的功率因数为1，就是说能量全部转化为转轴上的机械能了，理解上可以把它等效为一个电阻（与电阻区别仅是一个发热一个转动）；而无功部分的电流，其实纯粹用于电机磁场的建立，可以把它理解为电感负载，我们知道，电感的电流相位与电源电压相差90度，就是说功率因数为0。电机的总电流，是有功和无功电流的矢量和，存在一个小于90度的相角。那么，如果我们要把电机的功率因数变成1，其实很简单，就是取消定子励磁电流，或者说电机线圈的励磁电流。没了励磁电流，也就没了等效电感，功率因数就是1。办法就是用其他电源给转子励磁，由转子来建立基础磁场，这样定子上就只剩下来有功电流了，功率因数等于1。励磁电源可以来自专门的同轴励磁发电机，完全与系统电源无关；或者从电源里专门取一路整流调节后送给励磁线圈，也与电机定子电流没有关系。这样一来，根据励磁电流的大小，我们就简单得到了同步机的无功电流结论。
如果把定子磁场和转子磁场分开看的话，在电机中，不仅定子产生的磁场会在转子中引起感应电流，转子的励磁磁场也会在定子引起感应电流，这个感应电流是超前的，将抵消定子无功电流。在同步机欠励时，励磁磁场不足，定子中仍有部分滞后的无功电流；正常励磁时，励磁磁场足够强，使得定子中的无功电流完全抵消等于0了。而过励时，励磁磁场过强，电机定子线圈中将出现容性无功电流。

Magi

依然还有一些疑问：

对同步电动机，功率因数为1时，转子励磁只是提供直轴磁场，电动机要对外做功肯定还要有交轴磁场，这个交轴磁场肯定是电网建立和维持，不也应该占用无功功率？我曾想无功功率的作用也许只是建立和维持直轴磁场，但新的疑问又来了：直轴电流为0时为何功率因数并不为1？

zhouhuxi123

楼主威武，说的形象