Hvorfor trækker en induktionsmotor mere strøm ved start end under drift?

En induktionsmotor (Induction Motor) trækker mere strøm under opstart end under drift på grund af de elektromagnetiske egenskaber i motoren under startfasen. Her er en detaljeret forklaring:

1. Høj Strømnedsætning Under Opstart

1.1 Oprettelse af Begyndelsesfluefelt

Ingen Begyndelsesrotorfelt: Under opstart er rotor stillestående og har intet begyndelsesrotationsmagnetisk felt. Det rotationsmagnetiske felt, der produceres af stator, skal etablere et magnetisk fluefelt i rotor.

Høj Induceret Strøm: For at etablere dette begyndelsesfluefelt, skal stator generere et stærkt magnetfelt, hvilket fører til, at en stor strøm løber gennem statorvindingerne.

1.2 Lav Effektivitetsfaktor

Efterløbende Strøm: Under opstart, da rotoren endnu ikke roterer, er der en stor fasenforskydning mellem rotorstrømmen og statorstrømmen, hvilket resulterer i en meget lav effektivitetsfaktor.

Reaktiv Effektnedsætning: En lav effektivitetsfaktor betyder, at mesteparten af strømmen er reaktiv strøm, brugt til at etablere det magnetiske felt snarere end til at udføre nyttigt arbejde.

2. Lavere Strømnedsætning Under Drift

2.1 Næring Af Synkron Hastighed

Rotorfelt Etablering: Da motoren begynder at rotere og gradvist nærmer sig synkron hastighed, etableres også det magnetiske fluefelt i rotor.

Reducerede Slip: Slip er forskellen mellem rotorhastigheden og synkronhastigheden. Når slip mindskes, mindskes også rotorstrømmen.

2.2 Højere Effektivitetsfaktor

Mindsket Fasenforskydning: Når motorhastigheden øges, mindskes fasenforskydningen mellem rotorstrømmen og statorstrømmen, hvilket forbedrer effektivitetsfaktoren.

Øget Aktiv Effekt: En højere effektivitetsfaktor betyder, at mere af strømmen bruges til at udføre nyttigt arbejde, hvilket reducerer efterspørgslen efter reaktiv strøm.

3. Sammenligning af Opstartstrøm og Driftstrøm

Opstartstrøm: Typisk kan opstartstrømmen for en induktionsmotor være 6-8 gange den nominale driftstrøm, eller endda højere.

Driftstrøm: Under normal drift stabiliserer motorens strøm tæt ved den nominale værdi, betydeligt lavere end opstartstrømmen.

4. Opstartstrategier

For at reducere den høje strømnedsætning under opstart og minimere indvirkningen på kraftnettet og motoren selv, anvendes ofte flere opstartstrategier:

Direkte Opstart (DOL):

Direkte forbindelse af motoren til strømforsyningen, egnet til små motorer.

Stjerne-Delta Opstart:

Forbindelse af motoren i en stjernekonfiguration under opstart for at reducere opstartstrømmen, derefter skifter til en deltakonfiguration, når en bestemt hastighed er nået for normal drift.

Soft Starter:

Brug af siliciumkontrollerede rettificeringsanordninger (SCR'er) eller andre elektroniske enheder for gradvis at øge motorvoltage, hvilket giver en jævn opstartproces og reducerer opstartstrømmen.

Frekvensomformbar Drev (VFD):

Justering af frekvensen og spændingen på motoren for at opnå en jævn opstart og hastighedsregulering.

Sammenfatning

En induktionsmotor trækker mere strøm under opstart, fordi den skal etablere et begyndelsesmagnetisk fluefelt i rotor, og effektivitetsfaktoren er meget lav på dette stadium. Når motorhastigheden øges, etableres rotorfeltet, slip mindskes, og effektivitetsfaktoren forbedres, hvilket føre til, at strømmen falder til normale driftsniveauer. Ved at bruge passende opstartstrategier kan den høje opstartstrøm effektivt reduceres, hvilket minimerer indvirkningen på kraftnettet og motoren.