Пусковые токи электродвигателей при выборе дизельной электростанции

Причины высокого пускового тока:

Низкое сопротивление обмоток: когда двигатель остановлен, единственным значимым сопротивлением в цепи является сопротивление обмоток статора. В обмотках двигателя противо-ЭДС (электродвижущая сила) начинает индуцироваться только при вращении ротора. В начальный момент времени, когда ротор ещё не вращается, эта противо-ЭДС отсутствует, поэтому ток становится высоким. Если объяснить более научным языком, то дело происходит так. Когда двигатель стоит, его степень скольжения S = 1. При раскручивании S стремится к нулю, но никогда его не достигает – на то двигатель и называют асинхронным, ведь вращение ротора никогда не догонит вращение поля статора из-за потерь. Одновременно сердечник ротора насыщается магнитным полем, увеличивается ЭДС самоиндукции и индукционное сопротивление. А значит, уменьшается ток.

Чтобы тронуть с места (пустить) двигатель, нужен огромный пусковой ток по сравнению с номинальным (рабочим) током на установившейся скорости. В статьях обычно указывают, что пусковой ток превышает рабочий в несколько раз, а в некоторых справочниках можно найти значения в 10раз. Это число называется “Кратность пускового тока” и обозначается как коэффициент Кп = Iп / Iн. Номинальный ток двигателя всегда указан на шильдике, а Кп – рабочий параметр, который указан в характеристиках двигателя, но на корпусе двигателя он никогда не указывается. Судя по каталогам двигателей, пусковой ток превышает номинальный в пределах от 3,5 до 8,5 раз. Кратность пускового тока зависит, прежде всего, от мощности двигателя и от количества пар полюсов. Чем меньше мощность, тем меньше пусковой ток. А чем меньше пар полюсов (больше номинальные обороты) – тем больше пусковой ток. То есть, самым большим током при пуске (7 – 8,5 от номинала) обладают высокооборотистые двигатели (3000 об/мин, 1 пара полюсов) сравнительно большой мощности (более 10 кВт).

Проблема, однако, также в том, что часто данный параметр для компрессоров и насосов найти намного сложнее.

При расчете сумм нагрузок, необходимо учитывать, что при мощности 30кВт и 7 кратном пусковом токе, для запуска двигателей в моменте может понадобится источник тока около 200кВт мощностью. Конечно, есть варианты решений: устройства плавного пуска частотного регулирования, а также способ переключения обмоток звезда-треугольник. При расчетах и проектировании нового оборудования это обязательно учитывается.

Как же измерить пусковой ток наших насосов или других потребителей?

Как мы уже выяснили, паспорта и иная документация может не помочь в поиске этого параметра. Всегда есть вариант позвонить производителю оборудования, но не каждый знает китайский язык), либо часть насосов может быть просто NoName, а их история потеряна.

1. Измерить реальный ток возможно с помощью токоизмерительных клещей, но не спешите искать их в своем парке электролаборатории. Проблема в том что «бросок» тока возникает мгновенно, а клещи могут просто не уловить значения. Сейчас в продаже имеются клещи с режимом Inrush (inrush current – пусковой ток), которые могут производить замер тока от 0 до максимума в течение времени интегрирования порядка 100 мс. Они то и нужны.

2. Второй способ измерения пускового тока – подать на двигатель пониженное (в 5-10 раз) напряжение рабочей частоты и измерить ток. Почему пониженное? Это необходимо для того, чтобы ротор можно было легко зафиксировать, не допуская перегрева. Измеренный ток пересчитать, получим пусковой. Достаточно измерить ток на одной фазе. По другим токи будут такими же, при исправном двигателе. Этот способ используют при производстве и испытаниях двигателей. Именно этим способом производители получают табличные данные. Способ опирается на номинальный ток. На ярлыках некоторых заграничных электродвигателей имеется запись "Locked Rotor С." с указанием тока. Эта запись как раз и обозначает ток с фиксированным (блокированным) ротором.

3. Третий способ измерения – использовать осциллограф. Взять шунт (например, резистор 0,1…0,5 Ом, чем меньше по сравнению с обмотками, тем лучше), и посмотреть на нём осциллограмму в момент пуска. Далее из максимального амплитудного значения определяем действующее напряжение (поделить на корень из 2), далее по закону Ома считаем пусковой ток. Способ хорош тем, что видно переходные процессы, вызванные ЭДС самоиндукции, мгновенные значения тока, длительность разгона. Кроме того, учитываются параметры питающей сети, а пусковой ток измеряется реальный, на реальном двигателе и механизме. Хотя конечно данный способ сложен и не всегда может быть применим.