Prąd pobierany przez silnik w chwili uruchomienia może być wielokrotnie wyższy od wartości widocznej na tabliczce znamionowej. W przypadku silnika 7,5 kW nie da się jednak wskazać jednej prawidłowej liczby bez znajomości napięcia, sposobu rozruchu, konstrukcji silnika oraz jego obciążenia. Można natomiast określić typowe zakresy i sprawdzić, kiedy wynik powinien wzbudzić podejrzenia.
Jaki jest prawidłowy prąd rozruchu silnika 7,5 kW?
W typowym trójfazowym silniku asynchronicznym 7,5 kW zasilanym napięciem 400 V prąd znamionowy wynosi zwykle około 14–16 A. Dokładną wartość należy odczytać z tabliczki znamionowej konkretnego urządzenia, ponieważ zależy między innymi od sprawności i współczynnika mocy.
Przy bezpośrednim uruchomieniu silnika, czyli rozruchu DOL, chwilowy prąd może osiągnąć mniej więcej 5–8-krotność prądu znamionowego. Dla silnika pobierającego podczas normalnej pracy 15 A oznacza to orientacyjnie około 75–120 A na początku rozruchu.
Nie jest to jednak wartość, która powinna utrzymywać się przez cały czas pracy. W prawidłowo działającym układzie wysoki pobór trwa krótko, a wraz ze wzrostem prędkości obrotowej prąd szybko spada w okolice wartości wynikającej z rzeczywistego obciążenia.
Dlaczego podczas uruchamiania silnik pobiera tak duży prąd?
Zatrzymany wirnik znajduje się w zupełnie innych warunkach elektrycznych niż wirnik obracający się z prędkością zbliżoną do znamionowej. W chwili załączenia silnik nie wytwarza jeszcze efektu ograniczającego pobór prądu w takim stopniu jak podczas normalnej pracy.
W praktyce przez uzwojenia może więc przez krótki czas płynąć kilka razy większy prąd niż podczas ustalonego ruchu. Gdy wirnik zaczyna przyspieszać, warunki elektromagnetyczne się zmieniają i pobór stopniowo maleje.
Zjawisko to jest normalne dla silników indukcyjnych. Problem pojawia się dopiero wtedy, gdy bardzo wysoki prąd utrzymuje się zbyt długo, silnik nie osiąga prawidłowych obrotów albo zabezpieczenia regularnie wyłączają zasilanie.
Ile prądu pobiera silnik 7,5 kW podczas normalnej pracy?
Moc 7,5 kW podana na silniku oznacza zazwyczaj moc mechaniczną oddawaną na wale, a nie dokładną moc elektryczną pobieraną z sieci. Z tego powodu nie można obliczyć prądu po prostu przez podzielenie 7500 W przez 400 V.
Dla silnika trójfazowego można orientacyjnie wykorzystać zależność:
I = P / (√3 × U × cos φ × η)
gdzie P oznacza moc mechaniczną, U napięcie międzyfazowe, cos φ współczynnik mocy, a η sprawność silnika.
Jeżeli przyjmiemy przykładowo napięcie 400 V, sprawność około 90 procent i współczynnik mocy około 0,85, otrzymamy prąd w granicach około 14 A. W rzeczywistych silnikach 7,5 kW często spotyka się wartości znamionowe mniej więcej 14–16 A, ale zawsze pierwszeństwo ma tabliczka znamionowa producenta.
Czy 80 albo 100 A podczas startu oznacza awarię?
Nie musi. Jeśli silnik 7,5 kW pobiera znamionowo około 15 A i jest uruchamiany bezpośrednio z sieci, chwilowy skok do kilkudziesięciu, a nawet ponad 100 A może mieścić się w charakterystyce rozruchowej.
Znacznie ważniejszy jest czas trwania takiego poboru. Jeżeli prąd szybko spada po rozpędzeniu silnika, sam wysoki szczyt nie świadczy jeszcze o usterce.
Inaczej należy traktować sytuację, w której silnik przez kilka lub kilkanaście sekund pozostaje na bardzo wysokim poziomie poboru, nie może wejść na obroty i mocno się nagrzewa. Może to wskazywać między innymi na zbyt duże obciążenie mechaniczne, problem z zasilaniem albo usterkę samego napędu.
Jak zmienia się prąd przy rozruchu gwiazda-trójkąt?
Układ gwiazda-trójkąt jest stosowany między innymi po to, aby ograniczyć obciążenie sieci podczas uruchamiania większego silnika. W pierwszej fazie uzwojenia są połączone w gwiazdę, dzięki czemu napięcie na poszczególnych uzwojeniach jest niższe niż przy pracy w trójkącie.
Prąd pobierany z sieci podczas rozruchu w gwieździe jest w przybliżeniu trzy razy mniejszy niż przy bezpośrednim rozruchu w trójkącie. Jeśli więc bezpośredni start powodowałby chwilowy pobór około 90 A, przy rozruchu gwiazda-trójkąt można orientacyjnie spodziewać się wartości rzędu około 30 A w fazie gwiazdy.
Wraz ze spadkiem prądu spada jednak również moment rozruchowy, także do około jednej trzeciej wartości uzyskiwanej przy bezpośrednim załączeniu. Układ nie sprawdzi się więc w każdej maszynie, szczególnie jeśli silnik musi ruszyć pod znacznym obciążeniem.
Czy każdy silnik 7,5 kW można uruchamiać gwiazda-trójkąt?
Nie. Sposób połączenia uzwojeń musi odpowiadać oznaczeniom na tabliczce znamionowej silnika i napięciu sieci. Sam fakt, że silnik ma sześć zacisków w puszce przyłączeniowej, nie wystarcza do podjęcia decyzji.
W typowej sieci trójfazowej 400 V do klasycznego rozruchu gwiazda-trójkąt potrzebny jest silnik przystosowany do pracy znamionowej w trójkącie przy 400 V, często oznaczony na tabliczce jako 400/690 V Δ/Y. Połączenia powinien wykonywać elektryk posiadający odpowiednie kwalifikacje.
Silnik oznaczony przykładowo 230/400 V Δ/Y jest przy zasilaniu 400 V przeznaczony do pracy w gwieździe. Nie powinien być po zakończeniu rozruchu przełączany w trójkąt przy 400 V, ponieważ uzwojenia otrzymałyby zbyt wysokie napięcie.
Jaki prąd rozruchowy daje softstart?
Softstarter ogranicza gwałtowność uruchomienia przez kontrolowane zwiększanie napięcia podawanego na silnik. Dzięki temu można ograniczyć zarówno prąd rozruchowy, jak i naprężenia mechaniczne występujące w napędzanej maszynie.
Wartość prądu zależy od ustawień urządzenia, rodzaju obciążenia oraz wymaganego momentu. W wielu zastosowaniach softstarter ustawia się tak, aby prąd podczas startu był ograniczony do kilku wielokrotności prądu znamionowego, na przykład 2,5–4 razy.
Dla silnika o prądzie znamionowym 15 A mogłoby to oznaczać około 38–60 A. Nie można jednak przyjąć jednej liczby dla każdego napędu, ponieważ zbyt mocne ograniczenie prądu może spowodować, że silnik nie wytworzy wystarczającego momentu do rozpędzenia maszyny.
Jak falownik wpływa na prąd przy uruchamianiu?
Falownik, czyli przemiennik częstotliwości, pozwala rozpocząć pracę od niskiej częstotliwości i stopniowo zwiększać prędkość silnika. Dzięki odpowiedniemu sterowaniu rozruch może odbywać się bez typowego, bardzo wysokiego uderzenia prądowego występującego przy bezpośrednim podłączeniu do sieci.
W prawidłowo dobranym układzie prąd może podczas przyspieszania pozostawać znacznie bliżej wartości znamionowej, choć jego rzeczywisty poziom zależy od ustawionej rampy, charakteru obciążenia i sposobu sterowania.
Falownik daje również możliwość regulowania prędkości podczas późniejszej pracy. Nie powinien być jednak dobierany wyłącznie na podstawie mocy podanej w kilowatach. Trzeba uwzględnić także znamionowy prąd silnika oraz wymagania napędzanej maszyny.
Od czego jeszcze zależy prąd rozruchu?
Dwa silniki o mocy 7,5 kW nie muszą zachowywać się identycznie. Różnice mogą wynikać z budowy wirnika, klasy sprawności, liczby biegunów, współczynnika mocy oraz charakterystyki opracowanej przez producenta.
Duże znaczenie ma także urządzenie napędzane przez silnik. Wentylator uruchamiany bez dużego obciążenia stawia inne wymagania niż sprężarka, przenośnik z materiałem czy maszyna, której mechanizm podczas startu musi pokonać znaczny opór.
Na przebieg rozruchu wpływa również napięcie zasilania. Zbyt duży spadek napięcia może ograniczyć moment silnika, wydłużyć jego rozpędzanie i w efekcie sprawić, że wysoki prąd będzie płynął przez uzwojenia dłużej.
Jak prawidłowo zmierzyć prąd rozruchowy?
Zwykły miernik cęgowy może nie pokazać rzeczywistego maksimum, jeśli nie ma funkcji rejestrowania prądu rozruchowego. Szczyt pojawia się szybko, a standardowy odczyt może zostać uśredniony.
Do diagnostyki wygodny jest miernik posiadający funkcję Inrush lub rejestrator pozwalający obserwować przebieg prądu w czasie. W instalacji trójfazowej warto sprawdzić wszystkie fazy, a nie tylko jedną.
Jeśli wyniki mocno się między sobą różnią, należy sprawdzić napięcia międzyfazowe, połączenia, styczniki, przewody i sam silnik. Znaczna asymetria prądów nie powinna być ignorowana.
Kiedy wysoki prąd powinien niepokoić?
Niepokojącym objawem jest przede wszystkim brak wyraźnego spadku prądu po uruchomieniu. Jeżeli silnik osiąga normalną prędkość, a mimo to stale pobiera więcej niż dopuszcza producent, trzeba poszukać przyczyny.
Możliwe są przeciążenie mechaniczne, uszkodzenie łożysk, zablokowany element maszyny, niewłaściwe napięcie, asymetria zasilania lub problem z uzwojeniami. Uwagę powinno zwrócić również nadmierne nagrzewanie, nietypowy hałas i częste zadziałanie zabezpieczenia przeciążeniowego.
Jeżeli natomiast silnik nie może ruszyć, prąd zbliżony do rozruchowego może utrzymywać się znacznie dłużej, niż przewidziano konstrukcyjnie. Jest to niebezpieczne dla uzwojeń i wymaga szybkiego odłączenia zasilania przez prawidłowo dobrane zabezpieczenia.
Czy zabezpieczenie należy dobrać do prądu rozruchowego?
Nie można po prostu dobrać zabezpieczenia nadprądowego o wartości większej niż maksymalny chwilowy prąd widoczny przy starcie. Zabezpieczenie musi uwzględniać przewody, charakterystykę rozruchową silnika, sposób uruchamiania, spodziewany prąd zwarciowy oraz wymagania instalacji.
Do ochrony napędu stosuje się między innymi wyłączniki silnikowe, zabezpieczenia przeciążeniowe, bezpieczniki i wyłączniki nadprądowe o odpowiednich charakterystykach. Każdy z tych elementów pełni określoną funkcję i powinien zostać dobrany do całego obwodu.
Częstym błędem jest zwiększanie wartości zabezpieczenia tylko dlatego, że przy uruchamianiu dochodzi do jego zadziałania. Przyczyną może być niewłaściwa charakterystyka zabezpieczenia, zbyt długi rozruch, usterka instalacji albo przeciążona maszyna, a nie zbyt mały bezpiecznik.
Jak ocenić, czy silnik 7,5 kW uruchamia się prawidłowo?
Najpierw należy sprawdzić tabliczkę znamionową. Powinna ona podawać między innymi moc, napięcie, prąd znamionowy, sposób połączenia uzwojeń oraz często współczynnik mocy i sprawność. Dokumentacja producenta może dodatkowo określać stosunek prądu rozruchowego do znamionowego.
Przy typowym trójfazowym silniku 7,5 kW pracującym w sieci 400 V można spodziewać się prądu znamionowego około 14–16 A, natomiast bezpośredni rozruch może chwilowo oznaczać mniej więcej 70–120 A. Nie jest to jednak uniwersalna norma dla każdego modelu.
Najważniejsze jest zachowanie silnika po załączeniu. Jeśli szybko osiąga obroty, prąd spada do prawidłowego poziomu, fazy są równomiernie obciążone, a silnik nie przegrzewa się i nie powoduje zadziałania zabezpieczeń, przebieg rozruchu prawdopodobnie jest prawidłowy. Przy niejasnych wynikach pomiarów instalację powinien sprawdzić wykwalifikowany elektryk, ponieważ diagnostyka obwodu trójfazowego 400 V wymaga odpowiednich kwalifikacji i zachowania zasad bezpieczeństwa.
Źródło: www.force.org.pl
