Dlaczego silnik indukcyjny pobiera większy prąd podczas rozruchu niż w trakcie pracy?

Silnik indukcyjny (Induction Motor) pobiera więcej prądu podczas startu niż podczas pracy z powodu elektromagnetycznych charakterystyk wewnątrz silnika na etapie startu. Oto szczegółowe wyjaśnienie:

1. Wysokie Pobranie Prądu Podczas Startu

1.1 Ustanowienie Początkowego Pola Magnetycznego

Brak Początkowego Pola Rotorowego: Podczas startu rotor jest nieruchomy i nie ma początkowego wirującego pola magnetycznego. Wirujące pole magnetyczne wytworzone przez stator musi ustanowić strumień magnetyczny w rotora.

Wysoki Indukowany Prąd: Aby ustanowić to początkowe pole, stator musi wytworzyć silne pole magnetyczne, co powoduje przepływ dużego prądu przez cewki statora.

1.2 Niski Czynnik Mocy

Opóźniony Prąd: Podczas startu, ponieważ rotor jeszcze się nie obraca, występuje duży przesunięcie fazowe między prądem rotora a prądem statora, co prowadzi do bardzo niskiego czynnika mocy.

Popyt na Bierne Moc: Niski czynnik mocy oznacza, że większość prądu jest biernej moc, używanej do ustanowienia pola magnetycznego, a nie do wykonania użytecznej pracy.

2. Niższe Pobranie Prądu Podczas Pracy

2.1 Zbliżanie się do Szybkości Synchronicznej

Ustanowienie Pola Rotorowego: Gdy silnik zaczyna się obracać i stopniowo zbliża się do szybkości synchronicznej, ustanawia się również strumień magnetyczny w rotora.

Zmniejszenie Supełka: Supełek to różnica między szybkością rotora a szybkością synchroniczną. Gdy supełek maleje, maleje również prąd rotora.

2.2 Wyższy Czynnik Mocy

Zmniejszenie Przesunięcia Fazowego: Gdy szybkość silnika wzrasta, przesunięcie fazowe między prądem rotora a prądem statora maleje, poprawiając czynnik mocy.

Zwiększenie Aktywnej Mocy: Wyższy czynnik mocy oznacza, że większa część prądu jest używana do wykonania użytecznej pracy, zmniejszając popyt na bierne moc.

3. Porównanie Prądu Startowego i Prądu Roboczego

Prąd Startowy: Zwykle prąd startowy silnika indukcyjnego może wynosić od 6 do 8 razy prąd roboczy nominalny, lub nawet więcej.

Prąd Roboczy: Podczas normalnej pracy, prąd silnika stabilizuje się blisko wartości nominalnej, znacznie niższej niż prąd startowy.

4. Strategie Startowe

Aby zmniejszyć wysokie pobranie prądu podczas startu i minimalizować wpływ na sieć energetyczną oraz sam silnik, stosowane są różne strategie startowe:

Bezwzględny Start Bezpośredni (DOL):

Bezpośrednie połączenie silnika z zasilaniem, odpowiednie dla małych silników.

Start Gwiazdowo-Deltowy:

Połączenie silnika w konfiguracji gwiazdowej podczas startu, aby zmniejszyć prąd startowy, a następnie przełączenie na konfigurację deltową, gdy osiągnięta zostanie określona prędkość, do normalnej pracy.

Miękki Starter:

Użycie prostowników thyristorowych (SCR) lub innych urządzeń elektronicznych, aby stopniowo zwiększać napięcie silnika, zapewniając płynny proces startu i zmniejszając prąd startowy.

Regulator Częstotliwości i Napięcia (VFD):

Dostosowanie częstotliwości i napięcia silnika, aby osiągnąć płynny start i kontrolę prędkości.

Podsumowanie

Silnik indukcyjny pobiera więcej prądu podczas startu, ponieważ musi ustanowić początkowe pole magnetyczne w rotora, a czynnik mocy jest bardzo niski na tym etapie. Gdy prędkość silnika wzrasta, ustanawia się pole magnetyczne rotora, supełek maleje, a czynnik mocy się poprawia, co powoduje spadek prądu do normalnych wartości roboczych. Stosując odpowiednie strategie startowe, można efektywnie zmniejszyć wysoki prąd startowy, minimalizując wpływ na sieć energetyczną i silnik.