Varför drar en induktionsmotor mer ström vid start än under drift?

En induktionsmotor (Induction Motor) drar mer ström vid start än under drift på grund av de elektromagnetiska egenskaperna inuti motorn vid startfasen. Här är en detaljerad förklaring:

1. Hög Strömförbrukning Vid Start

1.1 Inrättande av Initialt Flux

Inget Initialt Rotorfält: Vid start är roteraren stillastående och har inget initialt roterande magnetfält. Det roterande magnetfält som statorn producerar måste etablera ett magnetiskt flux i roteraren.

Hög Inducerad Ström: För att etablera detta initiala flux måste statorn generera ett starkt magnetfält, vilket orsakar att en stor ström flödar genom statorvindningsarna.

1.2 Låg Effektfaktor

Efterlämnande Ström: Vid start, eftersom roteraren ännu inte roterar, finns det en stor fasförskjutning mellan roterarströmmen och statorströmmen, vilket resulterar i en mycket låg effektfaktor.

Reaktiv Effektförbrukning: En låg effektfaktor innebär att större delen av strömmen är reaktiv ström, använd för att etablera magnetfältet snarare än för att utföra nyttig arbete.

2. Lägre Strömförbrukning Under Drift

2.1 Närmande av Synkron Hastighet

Rotorfält Etablering: När motorn börjar rotera och gradvis närmar sig synkronhastigheten etableras också magnetiskt flux i roteraren.

Minskad Slippage: Slippage är skillnaden mellan roterarhastigheten och synkronhastigheten. När slippage minskar, minskar också roterarströmmen.

2.2 Högre Effektfaktor

Minskad Fasförskjutning: När motorhastigheten ökar, minskar fasförskjutningen mellan roterarströmmen och statorströmmen, vilket förbättrar effektfaktorn.

Ökad Aktiv Effekt: En högre effektfaktor innebär att en större del av strömmen används för att utföra nyttigt arbete, vilket minskar efterfrågan på reaktiv ström.

3. Jämförelse av Startström och Driftström

Startström: Typiskt sett kan startströmmen för en induktionsmotor vara 6 till 8 gånger den angivna driftströmmen, eller ännu högre.

Driftström: Under normal drift stabiliseras motorns ström nära den angivna värdet, signifikant lägre än startströmmen.

4. Startstrategier

För att minska den höga strömförbrukningen vid start och minimera påverkan på nätet och motorn själv, används ofta följande startstrategier:

Direktstart (DOL):

Att direkt ansluta motorn till strömförsörjningen, lämpligt för små motorer.

Stjärn-Delta-Start:

Ansluter motorn i en stjärnkonfiguration vid start för att minska startströmmen, sedan växlar till en deltakonfiguration när en viss hastighet uppnås för normal drift.

Soft Starter:

Använder silikonkontrollerade rektifierare (SCR) eller andra elektroniska enheter för att gradvis öka motornspänningen, vilket ger en smidig startprocess och minskar startströmmen.

Variabel Frekvensstyrning (VFD):

Justering av frekvens och spänning för motorn för att uppnå en smidig start och hastighetsreglering.

Sammanfattning

En induktionsmotor drar mer ström vid start eftersom den behöver etablera ett initialt magnetiskt flux i roteraren, och effektfaktorn är mycket låg vid denna fas. När motorhastigheten ökar, etableras roterarmagnetfältet, slippage minskar, och effektfaktorn förbättras, vilket gör att strömmen minskar till normala driftnivåer. Genom att använda lämpliga startstrategier kan den höga startströmmen effektivt minskas, vilket minimerar påverkan på nätet och motorn.