回路功率因數解惑

此文為一小部分工程技術員寫出。這部分人員要使用，選購電動機軟起動裝置，對于電動機軟起動略懂一點，又知之不深。對于一些似是而非說法，將信將疑。

　　說法：回路功率因數高，電動機起動的效率必定也高，在同樣電流下，電動機的轉矩當然也大。請問對錯？

這是一個錯誤的說法。
　　一、所謂‘回路’是指軟起動裝置與電動機串連以后與電網連成的閉路。‘回路功率因數’就是串連支路的功率因數。回路功率因數高說明電網供出的伏安數中有功部分的份額大。回路功率因數（電網電壓向量與電動機電流向量夾角的余弦）和電動機的功率因數（電動機電壓向量與電動機電流向量夾角的余弦）不是一回事。只有后者才是表征電動機電流出率的指標。</p>
　　電阻性軟起動裝置的電流相對電網電壓的滯后角要比電感性軟起動裝置的小。所以，在同樣電流下，采用電阻性軟起動裝置的回路功率因數要高于采用電感性軟起動裝置的回路功率因數。這是事實。但是，這僅僅說明在軟起動過程中，電網為前者付出的比為后者付出的多，并不表明電動機得到的多。

二、電動機電流的大小決定電動機轉矩。

這是一個正確的說法。
　　疑惑者反對，糾正地指出，應是電動機電流的大小和相位（電流向量）決定電動機轉矩。反對者究竟有否道理？
電動機電流大小一定了，電動機定子電壓隨之決定，電動機電壓與電流之間的相位也就隨之決定。按照電動機轉矩計算公式，電動機轉矩也隨之決定。所以，電動機電流大小決定電動機轉矩的說法不謬。
那么，難道‘電動機電流大小和相位一起決定電動機轉矩’的說法就錯了嗎？
　　在這個說法里，如果相位是指電動機電壓和電流之間的相位差，這個說法是對的。但是，堅持這么說的人之所以認為必須強調‘相位’，而不能容忍別人忽略‘相位’，就是因為他不知道（至少不是清楚地知道）電動機電流滯后電動機電壓的相位在電動機轉速一定時是一個與‘回路功率因數’無關的定值。
如果所說的相位是指電流滯后電網的相位，這就錯了，犯了概念性的錯誤。
　　既然電動機電流大小決定電動機轉矩，那么，同樣大的電流必然產生同樣大的轉矩，不論這個被限制到一定大小的電流是通過什么軟起動裝置得到的。
三、電動機電流-時間曲線，包含了電動機軟起動過程中關于電動機的全部有用信息。

這是一個正確的命題。
　　疑惑者反對，說只一條這樣的曲線是不夠的，還需要獲知其它時間曲線，例如電動機電壓時間曲線，電動機功率因數時間曲線等等。
當然，以上諸多時間曲線可以從各個側面揭示軟起動過程，人們應該調動一切測量手段，盡可能多地攝取它們。但是，從信息完備的觀點看，一條電動機電流-時間曲線即已足夠。由這條電流時間曲線出發，可以找到其它諸多變量相應的曲線。而且，對于任何一個特定的變量而言，不可能找到另外形狀的時間曲線。
　　因此，若不同軟起動裝置在同樣負載下產生了同一的電流時間曲線，從電動機方面看，軟起動效果就不會是有區別的。
因此，以下說法------‘同一條電動機電流-時間曲線若是出自回路功率因數高的電路就會比出自回路功率因數低的電路具有更好的軟起動效果’------就是沒有道理的了。
　　四、對于結論------‘電阻性軟起動裝置因為回路功率因數高，同樣大小的電流引起的網壓降必然小’，作者已另文討論，有興趣的讀者不妨一閱。
　　五、電阻性軟起動裝置的回路功率因數高，說明它從電網支取的多，而電動機得到的并不多，說明用電效率低，說明裝置的能量消耗大。消耗的能量以熱能的形式儲存在液態電阻里，帶來液阻的溫升。后者是制約電阻性軟起動裝置的小型化和裝置連續起動次數的因素。

[作者注：本文未涉及變頻軟起動，本文的結論僅適用降壓軟起動。]