Защо индукционният мотор извлича повече ток при стартиране, отколкото при работа?

Индукционен двигател (Induction Motor) използва повече ток при стартиране, отколкото при нормална работа, поради електромагнитните характеристики във двигателя по време на стартирането. Ето подробно обяснение:

1. Високо потребление на ток при стартиране

1.1 Установяване на началния магнитен поток

Няма начално роторно поле: При стартиране, роторът е неподвижен и няма начално въртящо се магнитно поле. Въртящото се магнитно поле, произведено от статора, трябва да установи магнитен поток в ротора.

Висок индуциран ток: За да се установи този начален поток, статорът трябва да генерира силно магнитно поле, което причинява голям ток да протича през обмотките на статора.

1.2 Нисък коефициент на мощност

Закъснял ток: По време на стартиране, тъй като роторът все още не се върти, има голяма фазова разлика между тока на ротора и тока на статора, което води до много нисък коефициент на мощност.

Потребление на реактивна мощност: Нисък коефициент на мощност означава, че повечето от тока е реактивен, използван за установяване на магнитното поле, а не за извършване на полезна работа.

2. Ниско потребление на ток при нормална работа

2.1 Приближаване до синхронна скорост

Установяване на полето на ротора: Като двигателят започне да се върти и постепенно се приближи до синхронната скорост, магнитният поток в ротора също се установява.

Намаляване на проскалзващия момент: Проскалзващият момент е разликата между скоростта на ротора и синхронната скорост. Когато проскалзващият момент намалее, токът на ротора също намалява.

2.2 По-висок коефициент на мощност

Намаляване на фазовата разлика: Като скоростта на двигателя се увеличава, фазовата разлика между тока на ротора и тока на статора намалява, подобрявайки коефициента на мощност.

Увеличена активна мощност: По-висок коефициент на мощност означава, че повече от тока се използва за извършване на полезна работа, намалявайки потребността в реактивен ток.

3. Сравнение на тока при стартиране и при нормална работа

Ток при стартиране: Обикновено, токът при стартиране на индукционен двигател може да бъде 6 до 8 пъти по-голям от номиналния ток при нормална работа, или дори повече.

Ток при нормална работа: По време на нормална работа, токът на двигателя се стабилизира близо до номиналната стойност, значително по-нисък от тока при стартиране.

4. Стратегии за стартиране

За да се намали високото потребление на ток при стартиране и да се минимизира въздействието върху електрическата мрежа и самия двигател, се използват няколко стратегии за стартиране:

Стартиране при директно свързване (DOL):

Директно свързване на двигателя към електропитанието, подходящо за малки двигатели.

Стартиране Y-Δ (Star-Delta):

Свързване на двигателя в Y конфигурация при стартиране, за да се намали токът при стартиране, след това преминаване към Δ конфигурация, когато се достигне определена скорост, за нормална работа.

Мек стартер (Soft Starter):

Използване на силно управляеми диоди (SCRs) или други електронни устройства, за да се увеличава напрегнатостта на двигателя постепенно, осигурявайки плавно стартиране и намаляване на тока при стартиране.

Променлив честотен преобразувател (VFD):

Регулиране на честотата и напрегнатостта на двигателя, за да се постигне плавно стартиране и контрол на скоростта.

Резюме

Индукционен двигател използва повече ток при стартиране, защото трябва да установи начален магнитен поток в ротора, и коефициентът на мощност е много нисък в този етап. Като скоростта на двигателя се увеличава, магнитното поле в ротора се установява, проскалзващият момент намалява, и коефициентът на мощност се подобрява, което причинява токът да намалее до нормални работни нива. Чрез използване на подходящи стратегии за стартиране, високото потребление на ток при стартиране може да бъде ефективно намалено, минимизирайки въздействието върху електрическата мрежа и двигателя.