电压与无功功率

严格地说，电压水平不是取决于无功，而是取决于无功功率的平衡水平。无功功率在合适的水平下平衡，电压就是合适的值；无功功率在偏高（低）的水平下平衡，电压就会偏高（低）。

结论：电感消耗无功功率，无功功率不足会导致同步发电机中发生直轴去磁电枢反应，去磁电枢反应就是把气隙磁通减小了，减小磁通导致感应电动势下降，感应电动势下降自然会导致电压下降。如果要想保持电压不变，就必需去加大因为去磁电枢反应减小的那一部分磁通，怎么增大呢？加大励磁电流即可。

而于此相反的是，电容不仅不消耗无功功率反而会发出无功功率，无功功率过多对导致同步发电机发生直轴助磁电枢反应，助磁的意思是增大了气隙磁场，会导致感应电动势增大，进而导致电压升高。同样，为了保持电压不上升，要去减小励磁电流从而减小磁通。

电阻会消耗有功功率，有功功率造成的是同步电机内的交轴电枢反应，交轴电枢反应会在发电机轴上产生一个制动性质的电磁转矩，这就会导致发电机的转速下降，同步发电机发出的电的频率和同步转速是有着严格的关系的，转速下降必然导致频率的下降。为了不让频率下降怎么办呢？那就只有加大原动机的输入转矩来抵消交轴电枢反应产生的制动电磁转矩。

同步电机的简单模型如上图所示，内部转子是一个电磁铁，有励磁绕组，外部定子有三相对称绕组，转子在原动机的拖动下切割定子绕组产生感应电动势，同步发电机工作原理很简单。

同步电机气隙内的磁通主要是由转子绕组建立的，在同步发电机空载情况下，定子线圈是没有电流的（有感应电动势，回路不通没有电流），但是当发电机带上负载以后，定子线圈内开始通过电流，电流流过定子线圈必然会建立定子（定子为电枢）磁场，这个磁场必然会干扰原来的转子磁场，这种干扰就叫电枢反应。

但是到底会产生什么样的电枢反应和发电机带的负载性质有很大的关系。

最简单的情况，负载是纯阻性的，就是只有电阻。

这个时候，电枢感应电动势和负载电流是同相位的（我们把转子磁动势的方向叫做直轴d轴，和它垂直的方向叫做交轴q轴），这个时候电枢磁动势和转子磁动势是相互垂直的，所产生的电枢反应叫做交轴电枢反应，你可以用左手定则判断一下这个时候转子绕组会受到一个制动性质的电磁转矩，这个制动性质的电磁转矩会使得电机转速下降，从而导致频率下降。

发电机负载是纯感性负载的时候。

这个时候，电枢电流会滞后于感应电动势90°，消耗无功功率。与纯阻性相比，感应电动势相位没有变，但是电流滞后了90°，那么电枢电流建立的电枢磁场也滞后90°，这个时候电枢磁场刚好和励磁磁场刚好方向相反，这时候叠加的话就是典型的去磁电枢反应，叫做：直轴去磁电枢反应。去磁，就会使得感应电动势降低，没什么好说的，电压下降。你要注意，这个时候，转子绕组依旧受到电磁力，但是不能形成转矩，所以就不会干扰发电机的转速和频率，要想改善这种情况直接加大转子绕组上的励磁电流就可以了。

负载是纯容性。

这个时候呢，电流超前于电压90°，发出无功功率。感应电动势的方向依旧不变，但是电流方向超前90°，那么电枢磁动势就变成了下面这样的情况，电枢磁动势和励磁磁动势同相位了，这必然导致磁通变大，磁通变大感应电动势升高，电压升高，要想不让电压升高，那就降低励磁电流。

参考：https://www.zhihu.com/question/37755151/answer/2664114909