摘 要： 針對(duì)單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)比較低的問(wèn)題，提出電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并轉(zhuǎn)入運(yùn)行時(shí)，在其主繞組并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娙萜鞯姆椒?，減少或省去電源對(duì)電動(dòng)機(jī)提供無(wú)功電流，以減少線路損耗，提高電源功率因數(shù)，提高電源設(shè)備容量的利用率。
關(guān)鍵詞： 無(wú)功電流；功率因數(shù)；線路損耗；電源設(shè)備容量
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單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，在工業(yè)和家庭電器設(shè)備中應(yīng)用比較廣泛。但是，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)（特別是負(fù)載較輕時(shí)），因功率因數(shù)比較低，造成供電電源設(shè)備容量利用率低以及供電線路有功損耗大。在大力倡導(dǎo)節(jié)能的時(shí)代，研究單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)節(jié)能控制問(wèn)題具有很實(shí)際的意義。
1 提高單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)的方法
設(shè)電源設(shè)備容量額定值為S，單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)從電源吸取有功功率為P，即：
電源給電動(dòng)機(jī)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(dāng)電動(dòng)機(jī)需要的有功功率一定時(shí)，功率因數(shù)cos
越大，電源設(shè)備額定容量就越小，電源設(shè)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?？梢姡瑢?duì)單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)要節(jié)約電能，關(guān)鍵是提高其功率因數(shù)。
??? 單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，主繞組需要無(wú)功功率，有功功率、功率因數(shù)都確定了，要想等效地提高其功率因數(shù)，唯一的辦法就是在其運(yùn)行時(shí)，將啟動(dòng)電容一部分與主繞組并聯(lián)，主繞組需要的無(wú)功功率由電容器產(chǎn)生的無(wú)功功率來(lái)補(bǔ)償。減少電源向電動(dòng)機(jī)輸送無(wú)功功率來(lái)提高電源功率因數(shù)，減少輸電線路有功損耗，達(dá)到提高電源設(shè)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(guān)，K2開關(guān)在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前合向3點(diǎn)，將C1和C2并聯(lián)，當(dāng)加上電源電壓u時(shí)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速達(dá)到80％時(shí)K1自動(dòng)打開，同時(shí)將K2從3點(diǎn)向4點(diǎn)合上，將電容C1與主繞組并聯(lián)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行，其定子電路如圖2所示。
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??? 根據(jù)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(dòng)機(jī)有功功率，cos1為主繞組功率因數(shù)。電源給電動(dòng)機(jī)輸送電流I0為：
??? 
??? 其矢量圖如圖3所示，由于從電源給電動(dòng)機(jī)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(shù)cos（即負(fù)載等效功率因數(shù)）大大提高了，電源給電動(dòng)機(jī)輸送電流大大減少了。
2 電容C1的計(jì)算方法
以u(píng)=220V，額定功率P=90W，額定電流I1=1.45A，f=50Hz，轉(zhuǎn)速1 400r/min的單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)為例：
??? (1)設(shè)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，未給主繞阻并聯(lián)電容測(cè)得I0=I1=1.1A，cos1=0.6。
?? ?(2)要求將電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)從cos1=0.6等效提高到cos=0.98。
??? 求C1步驟如下：
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3 實(shí)驗(yàn)研究
電動(dòng)機(jī)參數(shù)：額定電壓u=220V，額定功率P=90W，額定電流I1=1.45A，f=50Hz，轉(zhuǎn)速1 400r/min，啟動(dòng)電容C1+C2=35μF。實(shí)驗(yàn)線路如圖1所示，測(cè)量數(shù)據(jù)及計(jì)算數(shù)據(jù)如表1及表2所示。
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??? 從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看出，單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，在其運(yùn)行時(shí)主繞組并聯(lián)一定電容C1后，功率因數(shù)可以提高到接近于1，線路損耗減少40％以上，電源設(shè)備容量利用率提高20％以上，節(jié)能效果比較好。
單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，在其主繞組并聯(lián)適當(dāng)電容C1，經(jīng)理論分析和實(shí)驗(yàn)證明，這是一個(gè)比較好的提高電動(dòng)機(jī)等效功率因數(shù)的方法。等效功率因數(shù)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(shè)備容量利用率20％以上，是一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能效果比較好的方法，值得推廣應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
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