Czy prąd jałowy silnika jest zawsze mniejszy od prądu obciążenia?

Z dwóch intuicyjnych stanów jałowego i obciążenia można zasadniczo wywnioskować, że gdy silnik jest obciążony, ze względu na rzeczywistą sytuację obciążenia, które napędza, występuje stosunkowo duży prąd, a zatem prąd obciążenia silnika będzie większy niż prąd jałowy. Sytuacja ta nie dotyczy jednak wszystkich silników. W niektórych silnikach prąd jałowy jest większy niż prąd obciążenia.

Funkcje elektryczne stojana silnika asynchronicznego są dwojakie: po pierwsze wprowadza energię elektryczną, po drugie wytwarza wirujące pole magnetyczne silnika.

Gdy silnik znajduje się w stanie bez obciążenia, główną składową prądu jest prąd wzbudzenia, a prąd czynny odpowiadający stratom bez obciążenia jest stosunkowo niewielki.

Oznacza to, że przy braku obciążenia wejściowa energia elektryczna jest niewielka, a prąd stojana jest wykorzystywany głównie do tworzenia pola magnetycznego.

W warunkach obciążenia, do zasilania obciążenia potrzeba więcej energii elektrycznej. Zasadniczo, główną składową prądu jest prąd obciążenia. Dlatego w normalnych warunkach prąd obciążenia jest większy niż prąd bez obciążenia, który wynosi jedynie od jednej czwartej do połowy prądu obciążenia.

Przetwarzanie energii elektromechanicznej w silniku to bardzo złożony proces. Po pierwsze, wytworzenie pola magnetycznego, które stanowi jedyne medium przetwarzania elektromechanicznego, wymaga uwzględnienia różnych czynników, co powoduje, że prąd jałowy niektórych specjalnie zaprojektowanych lub sklasyfikowanych silników jest większy niż prąd obciążenia.

W przypadku trójfazowych silników asynchronicznych uzwojenia trójfazowe są symetrycznie rozłożone w przestrzeni, prądy wejściowe trójfazowe są symetryczne, a wyznaczone pole magnetyczne jest zawsze kołowym polem magnetycznym. Zasadniczo stosunek prądu wzbudzenia do prądu obciążenia nie zmienia się znacząco i charakteryzuje się pewną regularnością. Jednak w przypadku niektórych silników o specjalnej konstrukcji, takich jak silniki wielobiegowe z jednym uzwojeniem i zmienną biegunowością o określonej prędkości lub liczbie biegunów, reaktancja rozproszenia lub strumień rozproszenia jest niezwykle duży. Spadek napięcia reaktancji rozproszenia spowodowany prądem obciążenia jest znaczny, co powoduje, że poziom nasycenia obwodu magnetycznego pod obciążeniem jest znacznie niższy niż w stanie jałowym, a prąd wzbudzenia pod obciążeniem jest znacznie mniejszy niż prąd wzbudzenia przy jałowym obciążeniu, co powoduje, że prąd jałowy jest większy niż prąd obciążenia.

Pole magnetyczne silnika jednofazowego jest eliptycznym polem magnetycznym, a eliptyczność ta znacznie się zmienia zarówno w stanie bez obciążenia, jak i pod obciążeniem. Stojan jednofazowego silnika asynchronicznego ma zazwyczaj dwa zestawy uzwojeń: uzwojenie główne i uzwojenie pomocnicze. Co więcej, ich osie są często oddalone od siebie o 90°. Po umieszczeniu odpowiedniego kondensatora szeregowo w uzwojeniu pomocniczym, jest ono połączone równolegle z uzwojeniem głównym do sieci elektroenergetycznej. Z powodu efektu rozdzielenia fazowego elementów takich jak kondensatory, prąd w uzwojeniu głównym i uzwojeniu wtórnym różni się w czasie o kąt fazowy. Impulsowe potencjały magnetyczne generowane odpowiednio przez uzwojenie główne i uzwojenie wtórne łączą się w wirujący potencjał magnetyczny, generując prąd indukowany w wirniku i wytwarzając indukowane pole magnetyczne. Oddziaływanie tych dwóch pól magnetycznych wytwarza moment napędowy silnika. Analiza teoretyczna dowodzi, że eliptyczny syntetyczny potencjał magnetyczny wirujący silnika jednofazowego można rozłożyć na dwa kołowe potencjały magnetyczne wirujące: o kolejności dodatniej i o kolejności ujemnej. Potencjał magnetyczny wirujący o kolejności dodatniej dominuje nad obrotami silnika, podczas gdy potencjał magnetyczny o kolejności ujemnej wywiera odwrotny efekt hamowania silnika, znacząco wpływając na wielkość momentu napędowego.