回路功率因数解惑

此文为一小部分工程技术员写出。这部分人员要使用，选购电动机软起动装置，对于电动机软起动略懂一点，又知之不深。对于一些似是而非说法，将信将疑。

　　说法：回路功率因数高，电动机起动的效率必定也高，在同样电流下，电动机的转矩当然也大。请问对错？

这是一个错误的说法。
　　一、所谓‘回路’是指软起动装置与电动机串连以后与电网连成的闭路。‘回路功率因数’就是串连支路的功率因数。回路功率因数高说明电网供出的伏安数中有功部分的份额大。回路功率因数（电网电压向量与电动机电流向量夹角的余弦）和电动机的功率因数（电动机电压向量与电动机电流向量夹角的余弦）不是一回事。只有后者才是表征电动机电流出率的指标。</p>
　　电阻性软起动装置的电流相对电网电压的滞后角要比电感性软起动装置的小。所以，在同样电流下，采用电阻性软起动装置的回路功率因数要高于采用电感性软起动装置的回路功率因数。这是事实。但是，这仅仅说明在软起动过程中，电网为前者付出的比为后者付出的多，并不表明电动机得到的多。

二、电动机电流的大小决定电动机转矩。

这是一个正确的说法。
　　疑惑者反对，纠正地指出，应是电动机电流的大小和相位（电流向量）决定电动机转矩。反对者究竟有否道理？
电动机电流大小一定了，电动机定子电压随之决定，电动机电压与电流之间的相位也就随之决定。按照电动机转矩计算公式，电动机转矩也随之决定。所以，电动机电流大小决定电动机转矩的说法不谬。
那么，难道‘电动机电流大小和相位一起决定电动机转矩’的说法就错了吗？
　　在这个说法里，如果相位是指电动机电压和电流之间的相位差，这个说法是对的。但是，坚持这么说的人之所以认为必须强调‘相位’，而不能容忍别人忽略‘相位’，就是因为他不知道（至少不是清楚地知道）电动机电流滞后电动机电压的相位在电动机转速一定时是一个与‘回路功率因数’无关的定值。
如果所说的相位是指电流滞后电网的相位，这就错了，犯了概念性的错误。
　　既然电动机电流大小决定电动机转矩，那么，同样大的电流必然产生同样大的转矩，不论这个被限制到一定大小的电流是通过什么软起动装置得到的。
三、电动机电流-时间曲线，包含了电动机软起动过程中关于电动机的全部有用信息。

这是一个正确的命题。
　　疑惑者反对，说只一条这样的曲线是不够的，还需要获知其它时间曲线，例如电动机电压时间曲线，电动机功率因数时间曲线等等。
当然，以上诸多时间曲线可以从各个侧面揭示软起动过程，人们应该调动一切测量手段，尽可能多地摄取它们。但是，从信息完备的观点看，一条电动机电流-时间曲线即已足够。由这条电流时间曲线出发，可以找到其它诸多变量相应的曲线。而且，对于任何一个特定的变量而言，不可能找到另外形状的时间曲线。
　　因此，若不同软起动装置在同样负载下产生了同一的电流时间曲线，从电动机方面看，软起动效果就不会是有区别的。
因此，以下说法------‘同一条电动机电流-时间曲线若是出自回路功率因数高的电路就会比出自回路功率因数低的电路具有更好的软起动效果’------就是没有道理的了。
　　四、对于结论------‘电阻性软起动装置因为回路功率因数高，同样大小的电流引起的网压降必然小’，作者已另文讨论，有兴趣的读者不妨一阅。
　　五、电阻性软起动装置的回路功率因数高，说明它从电网支取的多，而电动机得到的并不多，说明用电效率低，说明装置的能量消耗大。消耗的能量以热能的形式储存在液态电阻里，带来液阻的温升。后者是制约电阻性软起动装置的小型化和装置连续起动次数的因素。

[作者注：本文未涉及变频软起动，本文的结论仅适用降压软起动。]