Varför behöver en enfasmotor mer ström vid start än under drift?

Enfasymotorer kräver en större ström vid start jämfört med när de är i drift, huvudsakligen på grund av följande orsaker:

1. Tröghet vid start

Vid start måste motorn övervinna sin egen statiska tröghet. Eftersom motorn är stillastående innan starten krävs ett större moment för att övervinna statisk friktion och accelerera till driftsnabbhet. Denna process kräver en högre ström för att ge det nödvändiga startmomentet jämfört med normal drift.

2. Förändring av flödestäthet

Vid start måste flödestätheten inuti motorn etableras från noll. Detta innebär att motorn behöver en större ström för att snabbt bygga upp det magnetfält som krävs för att generera tillräckligt startmoment. När motorn börjar rotera stabiliserar sig flödestätheten, och den nödvändiga strömmen minskar.

3. Fasforskjutning

Enfasymotorer har vid start endast en fas av ström, vilket inte naturligt skapar ett roterande magnetfält. För att simulera ett roterande magnetfält används ofta kondensatorer, resistorer eller PTC (Positive Temperature Coefficient) termistor som starthjälpmedel. Dessa komponenter ger en ytterligare fasforskjutning vid start, vilket gör strömfördelningen mer jämn för att generera ett roterande magnetfält. Denna process kräver en större ström för att aktivera.

4. Mekaniskt motstånd

Utöver att övervinna motorernas tröghet kan motorn också behöva övervinna belastningens motstånd. Om motorn är ansluten till en mekanisk belastning med vikt eller friktion krävs ett större moment för att övervinna dessa motstånd, vilket leder till en ökning av startströmmen.

5. Induktiv effekt

Motorvindningar har induktiva egenskaper, vilket innebär att plötsliga förändringar i ström producerar en motsatt elektromotorisk kraft (back EMF) som motarbetar ökningen av ström. Men vid start, eftersom motorn ännu inte roterar, är back EMF minimal, vilket tillåter strömmen att snabbt stiga till ett högre nivå.

6. Termiska effekter

Vid start kan motorn uppleva en snabb temperaturökning, vilket leder till att resistansen i vindningarna ökar. Även om ökningen av resistansen begränsar strömmen, når strömmen fortfarande toppnivåer under den initiala startmomentet eftersom motorn ännu inte helt har uppvärmats.

Praktiska tillämpningar

För att skydda enfasymotorer från skador på grund av för höga startströmmar används ofta startkondensatorer, startristor eller PTC termistor för att utjämna startprocessen. Dessutom används överbelastningsskydd (som termorelar) för att förhindra att de stora startströmmarna överhettar eller skadar motorn.

Sammanfattning

Enfasymotorer kräver en större ström vid start huvudsakligen eftersom de måste övervinna statisk friktion, etablera ett magnetfält, ge tillräckligt startmoment och övervinna mekaniska motstånd. Genom lämplig design och skyddsåtgärder är det möjligt att säkerställa att motorn inte skadas vid start och övergår smidigt till normal drift.