Waarom trekt een asynchrone motor bij het opstarten meer stroom dan tijdens het lopen

Een asynchrone motor (Induction Motor) trekt tijdens het opstarten meer stroom dan tijdens de bedrijfsfase vanwege de elektromagnetische eigenschappen binnen de motor tijdens de startfase. Hier is een gedetailleerde uitleg:

1. Hoog Stroomverbruik Tijdens Opstart

1.1 Opbouw van de Initiele Flux

Geen Initieel Rotorenveld: Tijdens het opstarten is de rotor stationair en heeft geen initieel roterend magnetisch veld. Het roterende magnetische veld dat door de stator wordt geproduceerd, moet een magnetische flux in de rotor opbouwen.

Hoog Geïnduceerde Stroom: Om deze initiële flux op te bouwen, moet de stator een sterk magnetisch veld genereren, wat leidt tot een grote stroom die door de statorwindingen stroomt.

1.2 Lage Vermogensfactor

Achterlopende Stroom: Tijdens het opstarten, aangezien de rotor nog niet roteert, is er een groot faseverschil tussen de rotorstroom en de statorstroom, wat resulteert in een zeer lage vermogensfactor.

Reactiviteit Verbruik: Een lage vermogensfactor betekent dat de meeste stroom reactiviteit verbruikt, gebruikt om het magnetisch veld op te bouwen in plaats van nuttig werk te doen.

2. Lager Stroomverbruik Tijdens Bedrijfsfase

2.1 Nadering van de Synchrone Snelheid

Opbouw van het Rotorenveld: Terwijl de motor begint te roteren en geleidelijk de synchrone snelheid nadert, wordt ook de magnetische flux in de rotor opgebouwd.

Gereduceerde Slip: Slip is het verschil tussen de rotorsnelheid en de synchrone snelheid. Als de slip afneemt, neemt de rotorstroom ook af.

2.2 Hogere Vermogensfactor

Gereduceerd Faseverschil: Naarmate de motorsnelheid toeneemt, neemt het faseverschil tussen de rotorstroom en de statorstroom af, waardoor de vermogensfactor verbetert.

Toegenomen Actieve Vermogen: Een hogere vermogensfactor betekent dat meer van de stroom wordt gebruikt voor nuttig werk, waardoor de vraag naar reactieve stroom afneemt.

3. Vergelijking van Startstroom en Werkstroom

Startstroom: Meestal is de startstroom van een asynchrone motor 6 tot 8 keer de nominale werkstroom, of zelfs hoger.

Werkstroom: Tijdens normale bedrijfsfase stabiliseert de stroom van de motor bij de nominale waarde, aanzienlijk lager dan de startstroom.

4. Opstartstrategieën

Om het hoge stroomverbruik tijdens het opstarten te verminderen en de impact op het elektriciteitsnet en de motor zelf te minimaliseren, worden verschillende opstartstrategieën vaak toegepast:

Direct-On-Line Opstart (DOL):

De motor direct verbinden met de voeding, geschikt voor kleine motoren.

Ster-Delta Opstart:

De motor tijdens het opstarten in een sterconfiguratie verbinden om de startstroom te verminderen, vervolgens overschakelen naar een deltaconfiguratie zodra een bepaalde snelheid is bereikt voor normale bedrijfsfase.

Soft Starter:

Silicon Controlled Rectifiers (SCR's) of andere elektronische apparatuur gebruiken om de motorspanning geleidelijk te verhogen, waardoor een soepele startprocedure en een verminderde startstroom worden verkregen.

Frequenzomvormer (VFD):

De frequentie en spanning van de motor aanpassen om een soepele start en snelheidsregeling te bereiken.

Samenvatting

Een asynchrone motor trekt tijdens het opstarten meer stroom omdat er een initiële magnetische flux in de rotor moet worden opgebouwd, en de vermogensfactor is op dat moment zeer laag. Naarmate de motorsnelheid toeneemt, wordt het rotoremveld opgebouwd, de slip neemt af en de vermogensfactor verbetert, waardoor de stroom afneemt naar normale werkwaarden. Door gebruik te maken van passende opstartstrategieën kan de hoge startstroom effectief worden verlaagd, waardoor de impact op het elektriciteitsnet en de motor wordt geminimaliseerd.