功率因数是电机的重要性能指标,异步电动机的功率因数是衡量在异步电动机输入的视在功率中,真正消耗的有功功率所占比重的大小,其值为输入的有功功率P1与视在功率S之比,用cosϕ来表示。
异步电机相对于电源,可以看作是一个硬性阻抗,必须从电网吸收无功功率。当电机处于空载状态时,电机的定子电流几乎都是励磁电流,此时的功率因数很低。随着电机负载的增加,转子电流和定子电流都在增加,而且定子电流与转子电流的有功分量在增加,因而对应的功率因数也在增大,当电机的负载达到额定负载时,电机的功率因数也达到其最大值。因而,在电机的选型过程中,大马拉小车的匹配,不能实现电机在理想的功率因数下工作。
当电机达到额定负载后,如果继续增加负载,意味着电机处于过载运行状态,此时电机转速会降低,对应的转差率会增大,导致电机功率因数下降,自然也是不划算甚至存在危及电机使用寿命的危险。
从电机应用的角度分析,电机应用者更在乎电机的效率,为了直观表达电机的效率变化特性,特引入电机的效率公式(1)
公式(1)中,是电机效率求取和表达的两种形式。对于电机中的损耗,按照其就能化性质可以分为两种,即不变和可变;损耗中的铁损(PFe)和机械损耗(Pω)是相对不变的,而定转子铜损(Pcu1和Pcu2)和杂散损耗(Ps)则是可变的。随着电机输出功率的增加,可变损耗也在增加,但相对于输出功率的增加速度相对缓慢,按照式(1)的关联关系,电机效率呈上升趋势,当可变损耗处于不变状态后,电机的效率也达到了最好状态,即效率为最大值。但是,当电机负载继续增加,电机的可变损耗又会增大,而且增加幅度变大,导致电机效率变差。因而,在电机的匹配过程中,应确保电机在其额定负载的70%左右运行效率最高。相比较,电机的容量越大,对应的效率越高。