根据电机设计原理，如果降低励磁电流，不仅可以降低定子铜损耗和铁损耗，还能提高功率因数。降低励磁电流是提高功率因数的有效途径。即，电动机的功率因数

式中 I*_1p——定子有功电流标么值；

I*_1q——定子无功电流标么值。

I*_m——额定负载时定子励磁电流标么值；

I*_x——额定负载时转子电流无功分量的标么值。

其中，I*_m是主要部分，占总量的60%以上。因此，我们重点研究I*_m与哪些参数有关。由电动机原理可知

式中 m₁——定子绕组相数；(www.daowen.com)

p——极对数；

K_dp1——定子基波绕组系数；

N₁——定子每相串联匝数；

F₀——每极磁通势。

从上面的三个公式中可以看出，提高cosφ最直接的办法是增加定子绕组每相串联匝数。但增加匝数又会带来新问题，这将使电机的起动转矩减小。也就是说N₁增加起动转矩下降，这是一对矛盾。为了解决这个问题，采取的方法是将定子绕组分为两部分。一部分是主绕组，即多匝绕组；另一部分是附加绕组，即少匝绕组。两个绕组可以串联起来。起动或者负载较大时，投入主绕组，也是大功率绕组。轻载运行时，再串入附加绕组，即变成小功率绕组。在原电动机基础上进行技术改造，槽尺寸是确定的，只能对绕组的线径和匝数做适当的改进设计。

比如，原电动机为37kW，现将其定子绕组设计成两个绕组。主绕组的功率为37kW，再串联一个小绕组，串联后的功率为22kW。当负载大于22kW时，可以投入37kW的绕组运行，负载率较高。当负载较小时，将大功率绕组切换到小功率绕组（即投入22kW的绕组）运行，负载率仍较高。电动机本身励磁电流大大减小，铁损耗减小，定子铜损耗减小。电动机效率和功率因数明显提高，较好地解决了“大马拉小车”的问题。这就是串联绕组双功率电动机的节能原理。