摘 要： 針對單相電容啟動異步電動機運行時功率因數比較低的問題，提出電動機啟動并轉入運行時，在其主繞組并聯適當的電容器的方法，減少或省去電源對電動機提供無功電流，以減少線路損耗，提高電源功率因數，提高電源設備容量的利用率。
關鍵詞： 無功電流；功率因數；線路損耗；電源設備容量
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單相電容啟動異步電動機，在工業和家庭電器設備中應用比較廣泛。但是，電動機運行時（特別是負載較輕時），因功率因數比較低，造成供電電源設備容量利用率低以及供電線路有功損耗大。在大力倡導節能的時代，研究單相電容啟動異步電動機節能控制問題具有很實際的意義。
1 提高單相電容啟動異步電動機功率因數的方法
設電源設備容量額定值為S，單相電容啟動異步電動機從電源吸取有功功率為P，即：
電源給電動機輸送的電流(供電線路的電流)I0為：
其中u為電源電壓。從式(1)看出，當電動機需要的有功功率一定時，功率因數cos
越大，電源設備額定容量就越小，電源設備利用率就越高，供電效率也就越高。又從式(2)可以看出，P一定，u一定，cos越大，則I0就越小，也就是供電線路有功損耗就越小。可見，對單相電容啟動異步電動機要節約電能，關鍵是提高其功率因數。
??? 單相電容啟動異步電動機運行時，主繞組需要無功功率，有功功率、功率因數都確定了，要想等效地提高其功率因數，唯一的辦法就是在其運行時，將啟動電容一部分與主繞組并聯，主繞組需要的無功功率由電容器產生的無功功率來補償。減少電源向電動機輸送無功功率來提高電源功率因數，減少輸電線路有功損耗，達到提高電源設備容量利用率的目的，其控制線路如圖1所示。圖中，K1為常閉開關，K2開關在電動機啟動前合向3點，將C1和C2并聯，當加上電源電壓u時電動機啟動，轉速達到80％時K1自動打開，同時將K2從3點向4點合上，將電容C1與主繞組并聯，電動機轉入正常運行，其定子電路如圖2所示。
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??? 根據圖2，主繞組電流I1為：
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??? 式(3)中，u為電源電壓，P為電動機有功功率，cos1為主繞組功率因數。電源給電動機輸送電流I0為：
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??? 其矢量圖如圖3所示，由于從電源給電動機提供有功功率不變，所以有：
從圖3及式(5)看出，<<1，cos>>cos1則I0＜＜I1。所以主繞組并入電容C1以后，電源功率因數cos（即負載等效功率因數）大大提高了，電源給電動機輸送電流大大減少了。
2 電容C1的計算方法
以u=220V，額定功率P=90W，額定電流I1=1.45A，f=50Hz，轉速1 400r/min的單相電容啟動異步電動機為例：
??? (1)設電動機運行時，未給主繞阻并聯電容測得I0=I1=1.1A，cos1=0.6。
?? ?(2)要求將電動機功率因數從cos1=0.6等效提高到cos=0.98。
??? 求C1步驟如下：
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3 實驗研究
電動機參數：額定電壓u=220V，額定功率P=90W，額定電流I1=1.45A，f=50Hz，轉速1 400r/min，啟動電容C1+C2=35μF。實驗線路如圖1所示，測量數據及計算數據如表1及表2所示。
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??? 從實驗數據看出，單相電容啟動異步電動機，在其運行時主繞組并聯一定電容C1后，功率因數可以提高到接近于1，線路損耗減少40％以上，電源設備容量利用率提高20％以上，節能效果比較好。
單相電容啟動異步電動機在運行時，在其主繞組并聯適當電容C1，經理論分析和實驗證明，這是一個比較好的提高電動機等效功率因數的方法。等效功率因數cosφ可以做到接近于1，能減少線路有功損耗40％以上，提高電源設備容量利用率20％以上，是一個結構簡單、經濟、節能效果比較好的方法，值得推廣應用。
參考文獻
[1] 邱關源.電路(上冊).北京：高等教育出版社，2003.
[2] 章名濤.電機學(下冊).北京：科學出版社，1964.