提高电机功率因数问题

提高功率因数，可提高电机设备出力。
请教专家，功率因数和电机出力之间的关系公式。

我从周希章《常用电工计算》中看到的只是一张表，不知道怎么计算得来的。（例如当功率因数从0.8提高到0.9，电机出力则提高11.3%；从0.8提高到0.98，电机出力则提高19.9%；）

对于3相电动机：P＝√3UIcosφ
所以功率因素从0.8提高到0.9，出力提高0.1UI√3

其它：
感应电动机的功率因数有两种，即自然功率因数和总功率因数。自然功率因数就是设备本身固有的功率因数，其值决定于本身的用电参数(如：结构，用电性质等)。倘若自然功率因数偏低，不能满足标准和节约用电的要求，就需设置人工补偿装置来提高功率因数，这时的功率因数叫总功率因数。由于设置人工补偿装置需增加很多投资，所以提高电动机自然功率因数是首要的任务。在农网中消耗无功功率比重最多的是感应电动机，约占60%以上，因此，研究如何提高农网中电动机的自然功率因数，减少输送的无功负荷，降损节能，提高运行效率，很有必要。本文拟探讨这个问题。

1 严格控制电动机容量，提高设备负载率，达到合理运行

(1) 合理选用电动机容量，提高自然功率因数和效率，降低功率损失。

"大马拉小车"、轻载和空载运行情况，造成电动机自然功率因数偏低，耗用无功比例较大，损失电能增加。因此，合理选择电动机容量，使之与机械负载功率相匹配，提高电动机的负载率，是改善其自然功率因数的主要方法之一。

电动机的负载率与功率因数的关系如表1所示：

表1

负载率
0
0.25
0.5
0.75
1

cosф
0.2
0.5
0.77
0.85
0.88

由表1可知，随着负载率的提高，电动机自然功率因数也就提高了，也就是说，合理选择电动机容量，能提高其功率因数，达到节约电能之目的。

电动机当其处于最佳负载率状态下运行时，其效率最高，自然功率因数最大。

(2)合理使用电动机，提高自然功率因数和效率，降低功率损失。

可以对轻负荷电动机容量下调，即将负荷不足的大容量电动机进行替换。

当电动机的负载率kfz＜40%时，可以调换：当40%＜kfz＜70%时，则需通过技术经济比较后，再做决定，其主要判定条件是：

ΔPd1-ΔPd2＞0

式中ΔPd1-原有电动机的有功损失，kW

ΔPd1-替换电动机的有功损失，kW

2 对轻负荷电动机实行降压运行，提高自然功率因数和效率，降低功率损失

当负载系数kfz＜50%时，应对电动机采用降压运行，具体做法是将定子绕组由Δ改接为Y接线。

不同负载率改接前后效率和功率因数的变化，如表2、表3所示。

表2 感应电动机定子绕组Δ-Y变接后的效率变化

ηY/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 感应电动机定子绕组Δ-Y变接后的功率因数变化

cosф的额定值
cosфY/cosф△

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

当电动机负载系数kfz＜0.5时，由Δ改变Y接线降压运行后，可提高电动机的自然功率因数和效率，达到降低电能损耗的目的。由于农网中绝大部分是小容量轻载异步电动机，故此法很适于农网中使用。

3 低压网络电能(功率)损失的降低

由于异步电动机自然功率因数的提高，可以减少低压网络中输送的无功负荷，从而降低其电能损失。

4 结束语

在农村电力网中合理选用和使用异步电动机以及对轻载电动机实行降压运行，是一种无需任何投资或投资很少的切实可行的降损措施。它可以有效地提高电动机的自然功率因数和运行效率，降低电能损耗和减少运行费用，这对供用电双方均有益处。因此，电力企业有责任，也有义务指导客户做好此项工作。

电压，电流，额定转速，功率因素等都是电机的重要参数，电动机的损耗包含各种形式，有与负载电流大小基本无关的铁损、与负载电流大小有关的定、转子铜损、杂散损耗等还有由励磁电流产生的定子铜损以及机械损耗等。即使在电动机空载情况下，电动机的损耗也不等于零。，对全面开展节能降耗工作具有重要的意义。 关于提高电机功率因素，有人说使用变频器或电机选型时选择功率匹配的电机，防止大马拉小车使负载率在85%’可以提高电机的功率因数，此外可以通过安装功率因数补偿电容器来减少对电网的无功需求等。 那么电机功率因素不高的原因有哪些？1.电源质量的优劣对电动机的正常运行和节能有直接的影响。电动机处于非额定电压和非额定频率下，其损耗大大增加，使电动机处于不合理运行状态，电源电压和频率允许范围之外的变化对电动机性能引起显著变化，尤其当电源频率降低、电压增高时，电动机空载损耗和空载电流要大幅度上升，使功率因数降低。电压降低时，电动机转速下降，使转子铜损增加，导致功率因数降低。 2.被驱动机械功率周期性变化，但电机没有设置变频器。很多机械的要求输出功率随着工况、气候都有周期性大小的变化，当功率变小时，电动机如果有变频器，可以降低频率减少功率输出，否则电机运行的无功部分加大，影响电机的效率； 3.电机端电压偏低，电机为了有足够的输出，其中电流将加大，而电机的损耗随着电流的平方增加，所以也影响电机的效率 4.大马拉小车，即电动机处于轻载下运行。这里有两个原因： 1）计算被驱动机械轴功率时加上了比较多的安全系数，使得轴功率偏大； 2）选择电动机时加上了太多的备用系数，使 得电动机功率远远大于被驱动机械的轴功率； 5.高次谐波电流流入电动机绕组，增加电动机附加损耗，尤其是使电动机温升增加，严重时电动机因过热而烧毁。高次谐波的脉冲电压波，使相绕组电压分布不均匀，绕组首尾端电压分布过高，易造成绕组匝间击穿而短路。高次谐波电流的脉冲，使电动机电磁转矩脉动，引起电动机振动。噪声增大。高次谐波分布电容的影响，使电动机轴电流增大。总之，高次谐波会使三相异步电动机最大转矩下降，功率因数降低，效率也随之降低。 6.电机转动部分润滑不好，消耗部分功率，也影响效率；