Dutch 
English 
French 
German 
Spanish 
Portuguese 
Italian 
Russian 
Chinese 
Japanese 
Korean 
Indonesian 
Thai 
Vietnamese 
Arabic 
Turkish 
Hebrew 
Hindi 
In industriële productieomgevingen slaat de ampèremeter van wisselstroommotoren (vooral asynchrone motoren) vaak abrupt uit bij het opstarten, wat wijst op een inschakelstroom die de nominale stroom ver overschrijdt. De aanloopstroom van sommige kleine en middelgrote motoren kan 5 tot 7 keer de nominale waarde bereiken, en die van grote hoogspanningsmotoren is zelfs nog hoger. Dit fenomeen is niet alleen problematisch voor het bedienend en onderhoudend personeel, maar brengt ook potentiële veiligheidsrisico's met zich mee. Om deze vraag te beantwoorden, moeten we uitgaan van het werkingsprincipe van wisselstroommotoren en de risico's en mogelijke oplossingen analyseren in combinatie met de daadwerkelijke werkomstandigheden.
1. Belangrijkste oorzaken van een te hoge startstroom
De startkarakteristieken van asynchrone wisselstroommotoren zijn nauw verbonden met het "roterende magnetische veld" en de "slipverhouding". Wanneer de motor stilstaat, is de rotorsnelheid 0 en de slipverhouding s=1 (slipverhouding s=(synchrone snelheid – rotorsnelheid)/synchrone snelheid). Op dit moment bereikt de snelheid waarmee de rotorgeleider het roterende magnetische veld doorsnijdt de maximale waarde, en bereiken de geïnduceerde elektromotorische kracht en de geïnduceerde stroom in de rotor dienovereenkomstig ook hun maximum. Volgens het principe van elektromagnetische inductie zal het door de rotorstroom gegenereerde magnetische veld een wisselwerking aangaan met het magnetische veld van de stator. Om het magnetische veld in evenwicht te houden, zal de stator automatisch de stroom verhogen om de invloed van het magnetische veld van de rotor te compenseren, wat uiteindelijk leidt tot een sterke toename van de aanloopstroom van de stator.
Vanuit het perspectief van het circuit is de extreem lage equivalente impedantie van de motor bij het opstarten een andere belangrijke factor. In statische toestand kan de statorwikkeling van de motor worden beschouwd als een serieschakeling van "weerstand + lekreactantie". Op dit moment is de inductieve reactantie van de wikkeling minimaal, omdat de rotor niet draait en de weerstand zelf klein is. Volgens de wet van Ohm I=U/Z leidt de afname van de impedantie Z bij de nominale spanning direct tot een aanzienlijke toename van de stroom I. Bovendien zijn de rotorstaven van kooianker-asynchrone motoren gemaakt van gegoten aluminium of koper, waardoor de rotorcircuitweerstand bij het opstarten klein is en het stroomversterkende effect verder wordt versterkt.
2. Belangrijkste nadelen van een hoge startstroom
Een te hoge aanloopstroom heeft negatieve gevolgen voor het elektriciteitsnet, de motor zelf en de bijbehorende apparatuur. Voor het elektriciteitsnet zorgt de kortstondige hoge stroompiek ervoor dat de netspanning onmiddellijk daalt, wat kan leiden tot een abnormale werking van andere apparatuur in hetzelfde net (zoals precisie-instrumenten en PLC-besturingssystemen) en zelfs tot uitschakeling en stroomuitval. Voor de motor zorgt de te hoge stroom ervoor dat de statorwikkeling een enorme elektrische kracht te verduren krijgt. Frequent starten gedurende lange tijd kan leiden tot veroudering en beschadiging van de isolatielaag van de wikkeling, waardoor kortsluiting tussen de windingen kan ontstaan. Tegelijkertijd zorgt de Joule-warmte die door de stroom wordt gegenereerd ervoor dat de temperatuur van de wikkeling sterk stijgt, waardoor de levensduur van de motor wordt verkort.
Bij industriële productie kan de aanlooppiek ook de stabiliteit van het mechanische systeem beïnvloeden. De koppelfluctuatie bij het opstarten, die overeenkomt met de hoge stroomsterkte, zorgt ervoor dat het verbindingsstuk tussen de motor en de belasting (zoals ventilatoren, waterpompen, transportbanden) een schokbelasting te verduren krijgt. Dit kan leiden tot mechanische storingen zoals losse koppelingen en slijtage van tandwielen, en tot hogere onderhoudskosten. In brandbare en explosieve omgevingen (zoals de chemische industrie en kolenmijnen) kan de aanloopstroom elektrische vonken veroorzaken, wat een veiligheidsrisico vormt.
3. Effectieve onderdrukkingsstrategieën in industriële scenario's
Afhankelijk van het vermogen en de bedrijfsomstandigheden kunnen de gangbare methoden voor het onderdrukken van statorspanning in de industrie worden onderverdeeld in twee categorieën: "step-down starten" en "soft starten". Voor kleine en middelgrote asynchrone motoren (meestal onder de 55 kW) is step-down starten een economische en praktische keuze. Het kernidee is om de statorspanning bij het opstarten te verlagen om de aanloopstroom te verminderen. Gangbare methoden zijn onder andere ster-driehoek (Y-Δ) starten, autotransformator step-down starten en reactor step-down starten. Ster-driehoek starten is hiervan de meest gebruikte methode. Tijdens het opstarten worden de statorwikkelingen in een stervorm geschakeld, waardoor de spanning van elke fasewikkeling daalt tot 1/√3 van de nominale waarde en de aanloopstroom wordt gereduceerd tot 1/3 van die bij een directe start. Nadat het motortoerental is gestegen, wordt overgeschakeld naar een driehoekschakeling om de nominale spanning te herstellen.
Voor grote motoren (boven de 100 kW) of scenario's met hoge eisen aan een soepele start (zoals liften en precisiewerktuigmachines) zijn softstarters en frequentieomvormers betere oplossingen. De softstarter maakt gebruik van fasecontrole door siliciumgestuurde gelijkrichters (SCR's) om de statorspanning soepel van laag naar hoog te laten oplopen. De startstroom kan worden geregeld op 2-3 keer de nominale waarde, waardoor abrupte spanningsstijgingen en -dalingen worden voorkomen. Tegelijkertijd beschikt de softstarter over overstroom- en overbelastingsbeveiliging en is hij geschikt voor diverse belastingskarakteristieken. De frequentieomvormer regelt de motorstart door de voedingsfrequentie te wijzigen. Tijdens het opstarten neemt de frequentie geleidelijk toe vanaf 0 en stijgt het toerental synchroon en soepel. De startstroom kan binnen de nominale waarde worden gehouden en de frequentieomvormer kan ook de snelheid regelen, wat twee vliegen in één klap slaat in scenario's die variabele snelheid vereisen (zoals frequentiegestuurde snelheidsregeling en energiebesparing bij ventilatoren).
Daarnaast kunnen, afhankelijk van de belasting, aanvullende maatregelen worden toegepast, zoals "gefaseerd starten" of "starten met ontlasting". Bijvoorbeeld, bij zware machines zoals transportbanden wordt de belasting vóór het starten door een koppeling afgeschakeld en pas weer ingeschakeld nadat de motor het nominale toerental heeft bereikt. Bij compressoren kan een bypassklep worden gebruikt om de cilinderdruk te verlagen, de startweerstand te verminderen en indirect de startstroom te reduceren.
Samenvattend is de te hoge aanloopstroom van wisselstroommotoren een inherent verschijnsel dat wordt bepaald door hun elektromagnetische eigenschappen, maar de schadelijke gevolgen ervan kunnen effectief worden beheerst door middel van wetenschappelijke aanloopmethoden. In industriële omgevingen is het noodzakelijk om factoren zoals motorvermogen, belastingseigenschappen en netcapaciteit te combineren om een "economische en toepasbare" of "nauwkeurige en beheersbare" uitschakelmethode te selecteren, teneinde de veiligheid van de apparatuur te waarborgen en de productiestabiliteit te verbeteren.
