Tại sao động cơ cảm ứng lại tiêu thụ nhiều dòng điện hơn khi khởi động so với khi chạy?

Một động cơ cảm ứng (Induction Motor) tiêu thụ nhiều điện hơn trong quá trình khởi động so với khi hoạt động do đặc tính điện từ bên trong động cơ ở giai đoạn khởi động. Dưới đây là giải thích chi tiết:

1. Nhu cầu Điện Cao Trong Quá Trình Khởi Động

1.1 Thiết lập Lưu lượng Từ ban Đầu

Không có Trường Từ ban Đầu trên Rôto: Khi khởi động, rôto đứng yên và không có trường từ xoay ban đầu. Trường từ xoay được tạo ra bởi stator cần thiết lập lưu lượng từ trong rôto.

Dòng Điện Dẫn Lớn: Để thiết lập lưu lượng từ ban đầu này, stator phải tạo ra một trường từ mạnh, điều này khiến dòng điện lớn chảy qua cuộn dây stator.

1.2 Hệ Số Công Suất Thấp

Dòng Điện Chậm Pha: Khi khởi động, do rôto chưa bắt đầu quay, có sự chênh lệch pha lớn giữa dòng điện rôto và dòng điện stator, dẫn đến hệ số công suất rất thấp.

Nhu cầu Công Suất Phản: Hệ số công suất thấp nghĩa là hầu hết dòng điện là dòng phản, dùng để thiết lập trường từ thay vì làm việc hữu ích.

2. Nhu cầu Điện Thấp Hơn Trong Quá Trình Hoạt Động

2.1 Tiếp cận Tốc độ Đồng Bộ

Thiết lập Trường Từ Rôto: Khi động cơ bắt đầu quay và dần tiếp cận tốc độ đồng bộ, lưu lượng từ trong rôto cũng được thiết lập.

Giảm Trượt: Trượt là sự khác biệt giữa tốc độ rôto và tốc độ đồng bộ. Khi trượt giảm, dòng điện rôto cũng giảm theo.

2.2 Hệ Số Công Suất Cao Hơn

Giảm Sự Chênh Lệch Pha: Khi tốc độ động cơ tăng lên, sự chênh lệch pha giữa dòng điện rôto và dòng điện stator giảm, cải thiện hệ số công suất.

Tăng Công Suất Hữu Ích: Hệ số công suất cao hơn nghĩa là dòng điện được sử dụng nhiều hơn cho công việc hữu ích, giảm nhu cầu dòng phản.

3. So sánh Dòng Điện Khởi Động và Dòng Điện Hoạt Động

Dòng Điện Khởi Động: Thông thường, dòng điện khởi động của động cơ cảm ứng có thể gấp 6 đến 8 lần dòng điện định mức, hoặc thậm chí cao hơn.

Dòng Điện Hoạt Động: Trong quá trình hoạt động bình thường, dòng điện của động cơ ổn định gần giá trị định mức, thấp hơn đáng kể so với dòng điện khởi động.

4. Chiến lược Khởi Động

Để giảm thiểu dòng điện cao trong quá trình khởi động và hạn chế tác động lên lưới điện và động cơ, có một số chiến lược khởi động thường được sử dụng:

Khởi Động Trực Tiếp (DOL):

Kết nối trực tiếp động cơ vào nguồn điện, phù hợp cho các động cơ nhỏ.

Khởi Động Sao-Đelta:

Kết nối động cơ theo cấu hình sao trong quá trình khởi động để giảm dòng điện khởi động, sau đó chuyển sang cấu hình delta khi đạt đến tốc độ nhất định để hoạt động bình thường.

Ổn áp Khởi Động:

Sử dụng các điôt điều khiển bằng silic (SCRs) hoặc các thiết bị điện tử khác để tăng dần điện áp động cơ, cung cấp quy trình khởi động mượt mà và giảm dòng điện khởi động.

Bộ Điều Khiển Tần Số Biến Đổi (VFD):

Điều chỉnh tần số và điện áp của động cơ để đạt được quy trình khởi động mượt mà và điều khiển tốc độ.

Tóm tắt

Một động cơ cảm ứng tiêu thụ nhiều điện hơn trong quá trình khởi động vì nó cần thiết lập lưu lượng từ ban đầu trong rôto, và hệ số công suất rất thấp ở giai đoạn này. Khi tốc độ động cơ tăng, trường từ rôto được thiết lập, trượt giảm, và hệ số công suất cải thiện, dẫn đến dòng điện giảm xuống mức hoạt động bình thường. Bằng cách sử dụng các chiến lược khởi động phù hợp, dòng điện khởi động cao có thể được giảm hiệu quả, giảm thiểu tác động lên lưới điện và động cơ.