Почему асинхронный двигатель потребляет больше тока при запуске, чем в рабочем режиме

Асинхронный двигатель (Induction Motor) потребляет больше тока при запуске, чем во время работы, из-за электромагнитных характеристик внутри двигателя на стадии запуска. Ниже приведено подробное объяснение:

1. Высокий спрос на ток при запуске

1.1 Установление начального потока

Отсутствие начального поля ротора: При запуске ротор неподвижен и не имеет начального вращающегося магнитного поля. Вращающееся магнитное поле, создаваемое статором, должно установить магнитный поток в роторе.

Высокий индуцированный ток: Для установления этого начального потока статор должен создать сильное магнитное поле, что вызывает большой ток, протекающий через обмотки статора.

1.2 Низкий коэффициент мощности

Запаздывающий ток: При запуске, так как ротор еще не вращается, существует большая фазовая разница между током ротора и током статора, что приводит к очень низкому коэффициенту мощности.

Спрос на реактивную мощность: Низкий коэффициент мощности означает, что большая часть тока является реактивным, используемым для установления магнитного поля, а не для выполнения полезной работы.

2. Меньший спрос на ток во время работы

2.1 Приближение к синхронной скорости

Установление поля ротора: По мере того как двигатель начинает вращаться и постепенно приближается к синхронной скорости, магнитный поток в роторе также устанавливается.

Уменьшение проскальзывания: Проскальзывание — это разница между скоростью ротора и синхронной скоростью. По мере уменьшения проскальзывания ток ротора также уменьшается.

2.2 Более высокий коэффициент мощности

Уменьшение фазовой разницы: По мере увеличения скорости двигателя фазовая разница между током ротора и током статора уменьшается, что улучшает коэффициент мощности.

Увеличение активной мощности: Более высокий коэффициент мощности означает, что большая часть тока используется для выполнения полезной работы, снижая спрос на реактивный ток.

3. Сравнение пускового тока и рабочего тока

Пусковой ток: Обычно пусковой ток асинхронного двигателя может быть в 6-8 раз выше номинального рабочего тока, или даже выше.

Рабочий ток: Во время нормальной работы ток двигателя стабилизируется около номинального значения, значительно ниже пускового тока.

4. Стратегии запуска

Для снижения высокого потребления тока при запуске и минимизации воздействия на энергосеть и сам двигатель, часто используются следующие стратегии запуска:

Прямой запуск (DOL):

Прямое подключение двигателя к источнику питания, подходящее для малых двигателей.

Запуск звезда-треугольник:

Подключение двигателя в звездной конфигурации при запуске для снижения пускового тока, затем переключение на треугольничную конфигурацию после достижения определенной скорости для нормальной работы.

Мягкий пускатель:

Использование управляемых симисторов (SCR) или других электронных устройств для постепенного увеличения напряжения двигателя, обеспечивая плавный процесс запуска и снижение пускового тока.

Частотный преобразователь (VFD):

Регулирование частоты и напряжения двигателя для достижения плавного запуска и контроля скорости.

Заключение

Асинхронный двигатель потребляет больше тока при запуске, потому что ему необходимо установить начальный магнитный поток в роторе, и коэффициент мощности на этой стадии очень низкий. По мере увеличения скорости двигателя магнитное поле ротора устанавливается, проскальзывание уменьшается, и коэффициент мощности улучшается, что приводит к уменьшению тока до нормальных рабочих уровней. Используя соответствующие стратегии запуска, можно эффективно снизить высокий пусковой ток, минимизируя воздействие на энергосеть и двигатель.