Чому індукційний двигун на початку роботи споживає більший струм, ніж під час роботи?

Індукційний двигун (Induction Motor) споживає більше струму під час запуску, ніж під час роботи, через електромагнітні характеристики всередині двигуна на етапі запуску. Ось детальне пояснення:

1. Високий попит на струм під час запуску

1.1 Створення початкового потоку

Відсутність початкового поля ротора: Під час запуску ротор нерухомий і не має початкового обертального магнітного поля. Обертальне магнітне поле, створене статором, повинно створити магнітний потік у роторі.

Великий викликаний струм: Для створення цього початкового потоку статор повинен генерувати сильне магнітне поле, що призводить до великої величини струму, який проходить через обмотки статора.

1.2 Низький коефіцієнт ефективності

Запізнілий струм: Під час запуску, оскільки ротор ще не обертається, є велика фазова різниця між струмом ротора і струмом статора, що призводить до дуже низького коефіцієнту ефективності.

Попит на реактивну потужність: Низький коефіцієнт ефективності означає, що більшість струму є реактивним, використовуваним для створення магнітного поля, а не для корисної роботи.

2. Менший попит на струм під час роботи

2.1 Підхід до синхронної швидкості

Створення поля ротора: Коли двигун починає обертатися і поступово наближається до синхронної швидкості, магнітний потік у роторі також створюється.

Зменшення прослизання: Прослизання — це різниця між швидкістю ротора і синхронною швидкістю. Зі зменшенням прослизання зменшується і струм ротора.

2.2 Вищий коефіцієнт ефективності

Зменшення фазової різниці: Зі збільшенням швидкості двигуна фазова різниця між струмом ротора і струмом статора зменшується, покращуючи коефіцієнт ефективності.

Збільшення активної потужності: Вищий коефіцієнт ефективності означає, що більша частина струму використовується для корисної роботи, зменшуючи потребу в реактивному струмі.

3. Порівняння стартового струму та робочого струму

Стартовий струм: Зазвичай, стартовий струм індукційного двигуна може бути 6-8 разів більшим за номінальний робочий струм, або навіть більшим.

Робочий струм: Під час нормальної роботи струм двигуна стабілізується біля номінального значення, значно нижчого за стартовий струм.

4. Стратегії запуску

Для зменшення високого струму під час запуску та мінімізації впливу на мережу електропостачання та сам двигун, часто використовуються наступні стратегії запуску:

Прямий запуск (DOL):

Прямий з'єднання двигуна з джерелом живлення, придатне для малих двигунів.

Запуск зі зірковим перехід на трикутний режим (Star-Delta):

З'єднання двигуна в зірковій конфігурації під час запуску для зменшення стартового струму, а потім перехід на трикутну конфігурацію, коли досягнута певна швидкість, для нормальної роботи.

М'який запуск (Soft Starter):

Використання силових тирісторів (SCR) або інших електронних пристроїв для поступового збільшення напруги двигуна, забезпечуючи плавний процес запуску та зменшення стартового струму.

Перемикач частоти (VFD):

Налаштування частоти та напруги двигуна для досягнення плавного запуску та регулювання швидкості.

Висновок

Індукційний двигун споживає більше струму під час запуску, оскільки потрібно створити початковий магнітний потік у роторі, і коефіцієнт ефективності дуже низький на цьому етапі. По мірі збільшення швидкості двигуна, магнітне поле ротора створюється, прослизання зменшується, і коефіцієнт ефективності покращується, що призводить до зменшення струму до нормальних робочих рівнів. Використовуючи відповідні стратегії запуску, можна ефективно знизити високий стартовий струм, мінімізуючи вплив на мережу електропостачання та двигун.