למה מנוע אינדוקטיבי סופג כמות גדולה יותר של זרם בתחילת ההפעלה מאשר במהלך הפעילות?

מנוע אינדוקטיבי (Induction Motor) צורך כמות גדולה יותר של זרם בזמן ההפעלה בהשוואה לפעילות נורמלית בשל התכונות האלקטרומגנטיות בתוך המנוע בשלב ההפעלה. להלן הסבר מפורט:

1. דרישת זרם גבוהה במהלך ההפעלה

1.1 הקמת שדה מגנטי ראשוני

אין שדה מגנטי ראשוני ברוטור: בהפעלה, הרוטור הוא במנוחה ואין לו שדה מגנטי סיבובי ראשוני. השדה המגנטי הסיבובי הנוצר על ידי הסטטור צריך להקים שדה מגנטי ברוטור.

זרם מושרה גבוה: כדי להקים את השדה המגנטי הראשוני, הסטטור חייב לייצר שדה מגנטי חזק, מה שגורם לזרם גדול לזרום דרך הסיבובים של הסטטור.

1.2 מקדם הפעולה נמוך

זרם מאוחר: בהפעלה, מכיוון שהרוטור עדיין אינו מסתובב, יש הפרש פאזה גדול בין זרם הרוטור לזרם הסטטור, מה שמביא למקדם פעולה מאוד נמוך.

דרישה לכוח ריאקטיבי: מקדם פעולה נמוך אומר שרוב הזרם הוא זרם ריאקטיבי, המשמש להקים את השדה המגנטי ולא לביצוע עבודה שימושית.

2. דרישת זרם נמוכה יותר במהלך הפעילות

2.1 התקרבות למהירות סינכרונית

הקמת שדה מגנטי ברוטור: כאשר המנוע מתחיל לסובב ומגיע בהדרגה למהירות סינכרונית, השדה המגנטי ברוטור גם הוא מתגבש.

פחת סליפ: סליפ הוא ההבדל בין מהירות הרוטור למהירות הסינכרונית. ככל שסליפ יורד, גם זרם הרוטור יורד.

2.2 מקדם פעולה גבוה יותר

פחת הפרש פאזה: ככל שמגבירים את מהירות המנוע, ההפרש הפאזי בין זרם הרוטור לזרם הסטטור יורד, ומקדם הפעולה משתפר.

עלייה בכוח פעיל: מקדם פעולה גבוה יותר אומר שיותר מהזרם משמש לביצוע עבודה שימושית, ובכך מצטמצמת הדרישה לכוח ריאקטיבי.

3. השוואה בין זרם ההפעלה לזרם הפעילות

זרם ההפעלה: בדרך כלל, זרם ההפעלה של מנוע אינדוקטיבי יכול להיות פי 6 עד 8 מהזרם הממוצע במהלך הפעילות, או אפילו גבוה יותר.

זרם הפעילות: במהלך פעילות נורמלית, הזרם במנוע מתיצב בערך בערך הממוצע, נמוך באופן משמעותי מזרם ההפעלה.

4. אסטרטגיות הפעלה

כדי להפחית את צריכת הזרם הגבוהה במהלך ההפעלה ולהפחית את השפעתה על הרשת החשמלית ועל המנוע עצמו, משתמשים במספר אסטרטגיות הפעלה:

הפעלה ישירה (DOL):

חיבור ישיר של המנוע לחשמל, מתאים למנועים קטנים.

הפעלה בסיסמוניה-דלתא:

חיבור המנוע בצורה בסיסמוניה במהלך ההפעלה כדי להפחית את זרם ההפעלה, ולאחר מכן מעבר לתצורה דלתא עם הגעה למהירות מסוימת עבור פעילות נורמלית.

מפעיל רך:

שימוש במעגלים מבולמים כמו תרמיסטורים או מכשירים אלקטרוניים אחרים כדי להעלות בהדרגה את מתח המנוע, מה שנותן תהליך הפעלה חלק ומפחית את זרם ההפעלה.

מפעיל תדר משתנה (VFD):

כוונון התדר והמתח של המנוע כדי להשיג הפעלה חלקה וניהול מהירות.

סיכום

מנוע אינדוקטיבי צורך כמות גדולה יותר של זרם במהלך ההפעלה כי עליו להקים שדה מגנטי ראשוני ברוטור, ומקדם הפעולה נמוך מאוד בשלב זה. ככל שמגבירים את מהירות המנוע, השדה המגנטי ברוטור מתגבש, סליפ יורד, ומקדם הפעולה משתפר, מה שגורם לזרם לרדת לרמה נורמלית של פעילות. באמצעות שימוש באסטרטגיות הפעלה מתאימות ניתן להפחית בצורה יעילה את זרם ההפעלה הגבוה, מה שמפחית את השפעתו על הרשת החשמלית ועל המנוע.