Γιατί ένα μονοφάσειο μοτέρ χρειάζεται περισσότερη ρεύματα στην εκκίνηση από ό,τι κατά τη λειτουργία;

Οι μονοφασικοί κινητήρες απαιτούν μεγαλύτερη ροή στην εκκίνηση σε σύγκριση με τη λειτουργία τους κυρίως λόγω των παρακάτω λόγων:

1. Η ένταση κατά την εκκίνηση

Κατά την εκκίνηση, ο κινητήρας πρέπει να ξεπεράσει τη στατική του ένταση. Επειδή ο κινητήρας είναι στατικός πριν την εκκίνηση, απαιτείται μεγαλύτερη ροπή για να ξεπεράσει τη στατική τριβή και να επιταχύνει στην επιθυμητή ταχύτητα. Αυτή η διαδικασία απαιτεί υψηλότερη ροή για την παροχή της απαραίτητης ροπής εκκίνησης σε σύγκριση με την κανονική λειτουργία.

2. Αλλαγή της πυκνότητας φλέξης

Κατά την εκκίνηση, η πυκνότητα φλέξης μέσα στον κινητήρα πρέπει να εγκαθιδρυθεί από το μηδέν. Αυτό σημαίνει ότι ο κινητήρας απαιτεί μεγαλύτερη ροή για να κατασκευάσει γρήγορα το μαγνητικό πεδίο που απαιτείται για την παραγωγή αρκετής ροπής εκκίνησης. Καθώς ο κινητήρας ξεκινά να περιστρέφεται, η πυκνότητα φλέξης σταθεροποιείται και η απαιτούμενη ροή μειώνεται.

3. Διαφορά φάσης

Οι μονοφασικοί κινητήρες, κατά την εκκίνηση, έχουν μόνο μία φάση ενέργειας, η οποία δεν παράγει φυσικά μια περιστρεφόμενη μαγνητική περιοχή. Για την προσομοίωση μιας περιστρεφόμενης μαγνητικής περιοχής, χρησιμοποιούνται συνήθως καταστροφικοί καταστροφικοί, αντίστασης ή PTC (Positive Temperature Coefficient) θερμιστοί ως βοηθήματα εκκίνησης. Αυτά τα συσταδικά παρέχουν επιπλέον διαφορά φάσης κατά την εκκίνηση, κάνοντας την κατανομή της ροής πιο ομοιόμορφη για την παραγωγή μιας περιστρεφόμενης μαγνητικής περιοχής. Αυτή η διαδικασία απαιτεί μεγαλύτερη ροή για την ενεργοποίηση.

4. Μηχανική αντίσταση

Εκτός από την ξεπέραση της έντασης του κινητήρα, ο κινητήρας μπορεί επίσης να πρέπει να ξεπεράσει την αντίσταση του φορτίου που οδηγεί. Εάν ο κινητήρας είναι συνδεδεμένος με ένα μηχανικό φορτίο με βάρος ή τριβή, απαιτείται μεγαλύτερη ροπή για να ξεπεράσει αυτές τις αντιστάσεις, οδηγώντας σε αύξηση της ροής εκκίνησης.

5. Επαγωγικός αποτέλεσμα

Τα πλεξίδια του κινητήρα έχουν επαγωγικές ιδιότητες, γεγονός που σημαίνει ότι ξαφνικές αλλαγές στη ροή παράγουν αντίστροφη ηλεκτρομοτική δύναμη (back EMF) που αντιστέκεται στην αύξηση της ροής. Ωστόσο, κατά την εκκίνηση, καθώς ο κινητήρας δεν είναι ακόμα σε περιστροφή, η back EMF είναι ελάχιστη, επιτρέποντας στη ροή να αυξάνεται γρήγορα σε υψηλότερα επίπεδα.

6. Θερμικά επίπτωση

Κατά την εκκίνηση, ο κινητήρας μπορεί να βιώσει γρήγορη αύξηση της θερμοκρασίας, προκαλώντας την αύξηση της αντίστασης των πλεξίδων. Παρ' όλα αυτά, η αύξηση της αντίστασης περιορίζει τη ροή, αλλά κατά την πρώτη στιγμή της εκκίνησης, ο κινητήρας δεν έχει ακόμα ζεστάνει επαρκώς, οπότε η ροή μπορεί να φτάσει σε κορυφαία επίπεδα.

Πρακτικές εφαρμογές

Για την προστασία των μονοφασικών κινητήρων από βλάβες λόγω υπερβολικών ροών εκκίνησης, χρησιμοποιούνται συχνά καταστροφικοί, αντίστασης ή PTC θερμιστοί για την ομαλοποίηση της διαδικασίας εκκίνησης. Επιπλέον, χρησιμοποιούνται συστήματα προστασίας από υπερφόρτιση (όπως θερμικοί ρελέ) για να εμποδίσουν τις μεγάλες ροές εκκίνησης να προκαλέσουν υπερθέρμανση ή βλάβη του κινητήρα.

Σύνοψη

Οι μονοφασικοί κινητήρες απαιτούν μεγαλύτερη ροή κατά την εκκίνηση κυρίως επειδή πρέπει να ξεπεράσουν τη στατική τριβή, να εγκαθιδρύσουν ένα μαγνητικό πεδίο, να παράγουν αρκετή ροπή εκκίνησης και να ξεπεράσουν τη μηχανική αντίσταση. Μέσω κατάλληλης σχεδίασης και προστατευτικών μέτρων, είναι δυνατό να εξασφαλιστεί ότι ο κινητήρας δεν βλάπτεται κατά την εκκίνηση και μεταβιβάζεται ομαλά στην κανονική λειτουργία.