Waarom heeft een enkelefasemotor bij het starten meer stroom nodig dan tijdens het lopen

Eénfasemotoren vereisen tijdens het opstarten een grotere stroom vergeleken met wanneer ze draaien, voornamelijk vanwege de volgende redenen:

1. Tragheid Tijdens Opstart

Tijdens het opstarten moet de motor haar eigen statische inertie overwinnen. Aangezien de motor voor het opstarten stilstaat, is een groter koppel nodig om de statische wrijving te overwinnen en te versnellen naar de werksnelheid. Dit proces vereist een hogere stroom om het benodigde startkoppel te leveren in vergelijking met normale bedrijfsomstandigheden.

2. Verandering in Fluxdichtheid

Bij het opstarten moet de fluxdichtheid binnen de motor van nul worden opgebouwd. Dit betekent dat de motor een grotere stroom nodig heeft om snel het magnetisch veld op te bouwen dat nodig is om voldoende startkoppel te genereren. Terwijl de motor begint te draaien, stabiliseert de fluxdichtheid zich, en de benodigde stroom neemt af.

3. Faseverschil

Eénfasemotoren hebben bij het opstarten slechts één fase van elektriciteit, wat niet natuurlijk een roterend magnetisch veld produceert. Om een roterend magnetisch veld te simuleren, worden condensatoren, weerstanden of PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistoren vaak gebruikt als start-hulp. Deze componenten bieden een extra faseverschil bij het opstarten, waardoor de stroomverdeling meer uniform wordt om een roterend magnetisch veld te genereren. Dit proces vereist een grotere stroom om te activeren.

4. Mechanische Weerstand

Naast het overwinnen van de inertie van de motor, kan de motor ook de weerstand van de belasting die zij drijft moeten overwinnen. Als de motor verbonden is met een mechanische belasting met gewicht of wrijving, is een groter koppel nodig om deze weerstanden te overwinnen, wat leidt tot een toename van de startstroom.

5. Inductieve Effecten

De spoelen van de motor hebben inductieve eigenschappen, wat betekent dat plotselinge veranderingen in stroom een tegen-elektrische spanning (back EMF) produceren die de stroomtoename weerstaat. Echter, bij het opstarten, aangezien de motor nog niet draait, is de back EMF minimaal, waardoor de stroom snel kan stijgen naar een hoger niveau.

6. Thermische Effecten

Tijdens het opstarten kan de motor een snelle temperatuurstijging ervaren, waardoor de weerstand van de spoelen toeneemt. Hoewel de toename van de weerstand de stroom beperkt, bereikt de stroom tijdens het eerste moment van het opstarten, wanneer de motor nog niet volledig is opgewarmd, nog steeds piekniveaus.

Praktische Toepassingen

Om éénfasemotoren te beschermen tegen schade door te hoge startstromen, worden vaak startcondensatoren, startranden of PTC thermistoren gebruikt om het opstartproces te verzachten. Bovendien worden overbelastingsbeveiligingsapparaten (zoals thermische relais) ingezet om te voorkomen dat de grote startstromen de motor oververhitten of beschadigen.

Samenvatting

Eénfasemotoren vereisen tijdens het opstarten een grotere stroom, voornamelijk omdat ze de statische wrijving moeten overwinnen, een magnetisch veld moeten opbouwen, voldoende startkoppel moeten leveren en mechanische weerstanden moeten overwinnen. Door middel van passend ontwerp en beschermingsmaatregelen is het mogelijk om te zorgen dat de motor tijdens het opstarten niet beschadigd raakt en soepel overgaat naar normale bedrijfsomstandigheden.