感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)有兩種，即自然功率因數(shù)和總功率因數(shù)。自然功率因數(shù)就是設(shè)備本身固有的功率因數(shù)，其值決定于本身的用電參數(shù)(如結(jié)構(gòu)、用電性質(zhì)等)。倘若自然功率因數(shù)偏低，不能滿足標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)約用電的要求，就需設(shè)置人工補(bǔ)償裝置來提高功率因數(shù)，這時(shí)的功率因數(shù)叫總功率因數(shù)。由于設(shè)置人工補(bǔ)償裝置需增加很多投資，所以提高電動(dòng)機(jī)自然功率因數(shù)是首要的任務(wù)。在農(nóng)網(wǎng)中消耗無功功率比重最多的是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，約占60%以上，因此，研究如何提高農(nóng)網(wǎng)中電動(dòng)機(jī)的自然功率因數(shù)，減少輸送的無功負(fù)荷，降損節(jié)能，提高運(yùn)行效率，很有必要。本文擬從節(jié)約電能的經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)探討一下這個(gè)問題。
1 嚴(yán)格控制電動(dòng)機(jī)容量，提高設(shè)備負(fù)載率，達(dá)到合理運(yùn)行
(1)合理選用電動(dòng)機(jī)容量，提高自然功率因數(shù)和效率，降低功率損失：
"大馬拉小車"、輕載和空載運(yùn)行情況，造成電動(dòng)機(jī)自然功率因數(shù)偏低，耗用無功比例較大，損失電能增加。因此，合理選擇電動(dòng)機(jī)容量，使之與機(jī)械負(fù)載功率相匹配，提高電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率，是改善其自然功率因數(shù)的主要方法之一。
電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率與功率因數(shù)的關(guān)系如表1所示。
表1
負(fù)載率 0 0.25 0.5 0.75 1
cosφ 0.2 0.5 0.77 0.85 0.88
由表1可知，隨著負(fù)載率的提高，電動(dòng)機(jī)自然功率因數(shù)也就提高了，也就是說，合理選擇電動(dòng)機(jī)容量能提高其功率因數(shù)，達(dá)到節(jié)約電能之目的。
電動(dòng)機(jī)當(dāng)其處于最佳負(fù)載率狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，其效率最高，自然功率因數(shù)最大。
(2)合理使用電動(dòng)機(jī)，提高自然功率因數(shù)和效率，降低功率損失：
可以對(duì)輕負(fù)荷電動(dòng)機(jī)容量下調(diào)，即將負(fù)荷不足的大容量電動(dòng)機(jī)進(jìn)行替換。
當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率Kfz＜40%時(shí)，可以調(diào)換；當(dāng)40%＜Kfz＜70%時(shí)，則需通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，再做決定，其主要判定條件是：
ΔPd1-ΔPd2＞0
式中ΔPd1--原有電動(dòng)機(jī)的有功損失，kW
ΔPd2-替換電動(dòng)機(jī)的有功損失，kW
2對(duì)輕負(fù)荷電動(dòng)機(jī)實(shí)行降壓運(yùn)行，提高自然功率因數(shù)和效率，降低功率損失
當(dāng)負(fù)載系數(shù)Kfz＜50%時(shí)，應(yīng)對(duì)電動(dòng)機(jī)采用降壓運(yùn)行，具體做法是將定子繞組由Δ改接為Y接線。
不同負(fù)載率改接前后效率和功率因數(shù)的變化，如表2、表3所示。
表2 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子繞組Δ改Y變接后的效率變化
ηγ/η△ 1.27 1.1 1.06 1.04 1.02 1.01 1.005 1
Kfz 0.1 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
表3 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子繞組Δ改Y變接后的功率因數(shù)變化
cosφ的
額定值 cosφ/cosφ2
Kfz=0.1 Kfz=0.2 Kfz=0.3 Kfz=0.4 Kfz=0.5
0.78 1.94 1.8 1.64 1.49 1.35
0.80 1.85 1.73 1.58 1.43 1.30
0.82 1.78 1.67 1.52 1.37 1.26
0.84 1.72 1.61 1.46 1.32 1.22
0.86 1.66 1.55 1.41 1.27 1.18
0.88 1.60 1.49 1.35 1.22 1.14
0.90 1.57 1.43 1.29 1.17 1.10
0.92 1.50 1.36 1.20 1.11 1.06
當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載系數(shù)Kfz＜0.5時(shí)，由Δ改為Y接線降壓運(yùn)行后，可提高電動(dòng)機(jī)的自然功率因數(shù)和效率，達(dá)到降低電能損耗的目的。由于農(nóng)網(wǎng)中絕大部分是小容量輕載異步電動(dòng)機(jī)，故此法很適于農(nóng)網(wǎng)中使用。