Hvorfor har en enefasede motor brug for mere strøm ved start end under drift?

Enfasemotorer kræver en større strøm under opstart sammenlignet med når de kører, hovedsagelig på grund af følgende årsager:

1. Træghed Under Opstart

Under opstart må motoren overkomme sin egen statiske træghed. Da motoren er stillestående før opstart, er der behov for en større drejmoment for at overkomme statisk friktion og accelerere til driftshastighed. Dette proces kræver en højere strøm for at give den nødvendige startdrejmoment sammenlignet med normal drift.

2. Ændring i Fluxtæthed

Ved opstart skal fluxtætheden i motoren etableres fra nul. Dette betyder, at motoren har brug for en større strøm for hurtigt at opbygge det magnetfelt, der er nødvendigt for at generere tilstrækkelig startdrejmoment. Når motoren begynder at rotere, stabiliserer fluxtætheden sig, og den nødvendige strøm falder.

3. Faseforskydning

Enfasemotorer, ved opstart, har kun én fase af strøm, som ikke naturligt producerer et roterende magnetfelt. For at simulerer et roterende magnetfelt, anvendes kapacitorer, resistorer eller PTC (Positive Temperature Coefficient) termistorer ofte som startassistenter. Disse komponenter giver en yderligere faseforskydning ved opstart, hvilket gør strømfordelingen mere ligelig for at generere et roterende magnetfelt. Denne proces kræver en større strøm for at aktiveres.

4. Mekanisk Modstand

Ud over at overkomme motorens træghed, kan motoren også have brug for at overkomme modstanden fra den last, den driver. Hvis motoren er forbundet til en mekanisk last med vægt eller friktion, er der behov for en større drejmoment for at overkomme disse modstande, hvilket fører til en stigning i startstrømmen.

5. Induktiv Effekt

Motorens vindinger har induktive egenskaber, hvilket betyder, at pludselige ændringer i strøm producerer en modsat elektromotorisk spænding (back EMF), der modarbejder øget strøm. Imidlertid, ved opstart, da motoren endnu ikke roterer, er back EMF minimal, hvilket tillader, at strømmen hurtigt stiger til et højere niveau.

6. Termiske Effekter

Under opstart kan motoren opleve en hurtig temperaturstigning, hvilket fører til, at resistancen i vindingerne stiger. Selvom stigningen i resistancen begrænser strømmen, er motoren ikke fuldt opvarmet i det første øjeblik af opstart, så strømmen kan stadig nå topniveau.

Praktiske Anvendelser

For at beskytte enfasemotorer mod skade på grund af for stor startstrøm, anvendes ofte startkapacitorer, startristorer eller PTC termistorer for at lette opstartsprocessen. Desuden anvendes overbelastningsbeskyttelsesenheder (som varmerelejer) for at forhindre, at de store startstrømmer overopheder eller skader motoren.

Oversigt

Enfasemotorer kræver en større strøm under opstart, hovedsagelig fordi de skal overkomme statisk friktion, etablere et magnetfelt, give tilstrækkelig startdrejmoment, og overkomme mekanisk modstand. Gennem passende design og beskyttelsesforanstaltninger er det muligt at sikre, at motoren ikke bliver skadet under opstart og overgår glat til normal drift.