馬達小教室：啟動電流 ( I )
對於一般民眾而言，啟動電流(Starting Current)主要影響的是耗電問題，而對馬達業者來說，則是啟動轉矩(Starting Torque)的大小以及安全保護的取捨。本文則是詳細說明啟動電流的來龍去脈，才能達到全面性的理解，並能有效地提出各種故障異常的處理或是預期性的安全保護對策。
最簡單的示範例，就是家中的電風扇，一旦開啟電源後，可觀察到扇葉從靜止狀態開旋轉並且轉速會逐漸增加，最終達到一個穩定的速度狀態持續保持著；直到使用者再將電源關閉後，風扇才會開始降速直至停止。如下圖所示，將電風扇的轉速變化劃分成三個階段，分別為加速、穩態及減速；記錄不同階段的電流資訊，如下圖中的藍色虛線，也能發現到電流會隨著這三種不同狀態而有相對應的變化。
馬達工作歷程
當電風扇從啟動加速到穩定工作的轉速區間時，可以觀察到電流有個瞬間突起的高峰，之後才又隨著轉速增加而逐漸下降，這看起來像是瞬間拉起的電流值，也就是本文的主角"啟動電流"。
當馬達進入穩定的工作轉速時，電流則是遠低於啟動電流且穩定的狀態。而當電源關閉時，電流也被切斷，但此時反而可以觀察到反向的電流產生，之後隨著馬達轉速逐漸下降至停止，這反向的電流才同時中止，這其實就是反電動勢(Back Electromotive Force，Back-EMF)。但需要注意，反電動勢並非在電源關閉後才產生，實際上馬達只要有旋轉，就會有反電動勢存在。
而這種啟動時的瞬間大電流，其實也是電器產品顯得耗電的原因，常見的馬達啟動電流為額定工作電流的3~5倍以上，代表若有一家電產品，經常反覆地開啟及關閉，那所使用的電量反而高於持續運傳的狀態。實際案例就是傳統的冷氣及冰箱，當設定的冷卻溫度到達時，就會關閉電源，待溫度又升高且超過設定值時，才會再次開啟冷卻功能，這種使用模式，反而造成壓縮機馬達反覆的開開停停，使其操作在啟動加速的工作區間，採用了較大的電流能量，增加了用電量。近年已進行改進，採用了變頻系統，讓冷卻壓縮機可以持續在穩態區運轉，大幅地降低工作電流值，也減少電費。
除了上述的部分產品，可以藉由調整馬達工作狀態來達到省電的效果之外，仍有部分應用場合仍然需要運用在馬達加速區間，以獲得最大的轉矩力量來使用，如電動起子及引擎發動機等等，這類應用則最大啟動電流就顯得十分重要；這也是汽車電瓶電力不足，無法提供足夠電流時，車子無法順利發動的原因。
馬達的最大啟動轉矩是能藉由馬達轉矩常數及最大啟動電流來求得，可參考下列的轉矩常數方程式可以發現，其實轉矩常數(Kt)代表的就是馬達轉矩值(T)除以電流值(I)的比例關係表示式；因此一旦知道馬達最大啟動電流，將其乘上轉矩常數就可得知馬達的最大啟動轉矩值。
馬達轉矩常數
而馬達的最大啟動電流，除了直接使用電子儀器量測電流值外，另一種簡單的方式，可以藉由馬達電阻值來預估。可參考下列的歐姆定律（Ohm's Law），由於絕大部份的情況下，馬達工作電壓為已知的固定值，如家中的110V交流電壓，配合量測到的馬達電阻值，就可以計算出最大電流的上限值。同樣以家中的110V為例，假設馬達的電阻為11Ω，則代表最大電流為110/11=10 (A)，假設其轉矩常數(Kt)為2 (Nm/A)，那就可以知道馬達的最大啟動轉矩為2 (Nm)。
歐姆定律（Ohm's Law）
但在實務上往往會低於此計算數值，主要還是受到反電動勢的影響。已知馬達啟動後，電流會有個瞬間突起的電流峰值，之後下降至穩態工作電流值；但實際上馬達的輸入電壓110V及本身的電阻值11Ω都沒有變化，則透過歐姆定律的計算，電流應當穩定維持在10A，不應該有下降的情況產生，這當中就是反電動勢在搞鬼。藉由前面的說明，可以知道在電源關閉時會有個反向的電流出現，直到馬達停止運轉才消失，這其實就表明了，反電動勢的電位方向其實與輸入電源端是相反的存在；可參考下方的馬達系統方塊圖的標示，最下方的Ke就是反電動勢常數，當其與角速度ω乘積之後，會變成一個負號的電壓值，影響到了輸入電壓。
馬達系統方塊圖
整個馬達系統實際情況，由原本的110V輸入電壓，遇到了馬達電阻11Ω後，導致10A的電流進入馬達，此時電流在與馬達內部的磁場作用，也就是轉矩常數，轉換為轉矩輸出，扣除到部分實際負載情況，剩餘的轉矩能量會轉換為轉速，這就是馬達會旋轉的原因；此時由於馬達開始轉動了，內部感應發電生成了反電動勢，架設此時生成的反電動勢為99V，則此時馬達內部真正的工作電壓變成了110-99=11V，再將此刻的電壓除以馬達電阻11/11=1A，就會獲得一個穩態工作電流，遠低於最大啟動電流。
由此可知，馬達內部的電流會有如此的變化，其實不是外部的輸入電壓或是馬達內部的電阻產生了變化，而是受到馬達內部的反電動勢影響，導致馬達內部的有效工作電源產生了改變，進而影響到電流的大小。
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