誘導電動機はなぜ起動時に動作時よりも多くの電流を消費するのか

誘導電動機（Induction Motor）は、起動時の電磁特性により、運転中に比べて起動時に多くの電流を引き起こします。以下に詳細な説明を示します。

1. 起動時の高電流需要

1.1 初期磁束の確立

初期ロータ磁界なし：起動時にはロータが静止しており、初期回転磁界はありません。スターターによって生成される回転磁界がロータ内で磁束を確立する必要があります。

高い誘導電流：この初期磁束を確立するために、スターターは強力な磁界を生成し、これがスターター巻線を通る大きな電流を引き起こします。

1.2 低パワーファクター

遅れ電流：起動時にはロータがまだ回転していないため、ロータ電流とスターター電流の間に大きな位相差があり、非常に低いパワーファクターとなります。

リアクティブ電力需要：低いパワーファクターは、大部分の電流がリアクティブ電流であり、有用な仕事よりも磁界の確立に使用されることを意味します。

2. 運転中の低い電流需要

2.1 同期速度への接近

ロータ磁界の確立：モーターが回転を始め、徐々に同期速度に近づくにつれて、ロータ内の磁束も確立されます。

スリップの減少：スリップはロータ速度と同期速度の差です。スリップが減少すると、ロータ電流も減少します。

2.2 高いパワーファクター

位相差の減少：モーターの速度が増加すると、ロータ電流とスターター電流の間の位相差が減少し、パワーファクターが改善されます。

有効電力の増加：高いパワーファクターは、より多くの電流が有用な仕事に使用され、リアクティブ電力の需要が減少することを意味します。

3. 起動電流と運転電流の比較

起動電流：通常、誘導電動機の起動電流は定格運転電流の6〜8倍、またはそれ以上になります。

運転電流：正常運転中には、モーターの電流は定格値に近い値で安定し、起動電流よりも大幅に低いです。

4. 起動戦略

起動時の高電流を減らし、電力網やモーター自体への影響を最小限に抑えるために、いくつかの起動戦略が一般的に使用されます：

直接起動（DOL）：

モーターを直接電源に接続する方法で、小さなモーターに適しています。

星形-三角形起動：

起動時にはモーターを星形接続して起動電流を減らし、一定の速度に達したら三角形接続に切り替えて通常運転します。

ソフトスターター：

シリコン制御整流器（SCR）などの電子デバイスを使用してモーター電圧を徐々に増加させ、滑らかな起動過程を提供し、起動電流を減らします。

可変周波数ドライブ（VFD）：

モーターの周波数と電圧を調整して滑らかな起動と速度制御を実現します。

まとめ

誘導電動機は、ロータ内で初期磁束を確立する必要があるため、またこの段階ではパワーファクターが非常に低いため、起動時に多くの電流を引き起こします。モーターの速度が増加すると、ロータ磁界が確立され、スリップが減少し、パワーファクターが向上し、電流は通常の運転レベルまで減少します。適切な起動戦略を使用することで、高い起動電流を効果的に減らし、電力網やモーターへの影響を最小限に抑えることができます。