Как запустить электродвигатель компрессора?

Сегодня поговорим о способах пуска трехфазных электродвигателей компрессоров, применяемых в холодильном оборудовании.

Наибольшая нагрузка на механические детали компрессора происходит именно в момент пуска, когда вал, находящийся в покое, нужно разогнать до скорости 3000 об/мин (двухполюсный электродвигатель) или 1500 об/мин (четырехполюсный электродвигатель). Скорость, конечно, будет ниже за счет того, что в холодильных установках чаще используются асинхронные двигатели. Во время пускового режима износ механизма компрессора и двигателя большой.

Работа, необходимая для пуска компрессора, а, следовательно, и ток будут превышать номинальный рабочий в несколько раз.

Помимо прочего существует проблема с так называемой «просадкой» напряжения питающей сети во время запуска.

Попробуем разобраться как можно уменьшить пусковые токи трехфазного асинхронного двигателя.

Существует несколько основных способов запуска двигателя, применяемых в холодильной технике:

1. Прямой пуск с обмотками, соединенными по схеме «треугольник». В данном случае пусковой ток превышает номинальный в 5…7 раз.

2. Пуск по схеме «звезда» - «треугольник», когда обмотки электродвигателя запускаются подключенными по схеме «звезда», после происходит переключение обмоток на схему «треугольник», что в среднем увеличивает пусковой ток в 2,5 раза

3. Пуск электродвигателя с помощью устройства плавного пуска. Данное устройство работает путем снижения напряжения питания электродвигателя в момент пуска. Но при пуске нам необходимо обеспечить некоторый момент, что приводит к снижению напряжения на величину около 40% от номинального значения, что в свою очередь ведет к увеличению тока. При номинальном питающем напряжении 400 В, пусковой ток достигает величины 400% от номинального значения, то есть превышает в 4 раза.

4. Частотный преобразователь в процессе пуска меняет как частоту, так и питающее напряжение, что позволяет осуществить запуск компрессора с током, равным номинальному, а в некоторых случаях и меньше.

Механическое воздействие пропорционально влияет на пусковой ток. Любой дополнительный крутящий момент, превышающий крутящий момент нагрузки, является динамической долей крутящего момента и используется для ускорения всех вращающихся масс (ротора двигателя и компрессора).

В данном случае под механическим воздействием понимается влияние параметров сжимаемого газа, которое не оказывает повреждений таких компонентов, как подшипники, валы, уплотнения и тд.

Электрическим воздействием на пусковой ток является соответствующее падение напряжения в сети электропитания. Это падение напряжения особенно сильно, если мощность питающей трансформаторной станции лишь немного превышает электрическую нагрузку компрессорной установки.

Ведущие производители устройств плавного пуска имеют функцию контроля напряжения. Эта функция остановит устройство плавного пуска, если напряжение упадет ниже допустимого рабочего предела. На небольших трансформаторных станциях это может привести к полной неспособности запуска.

Таким образом, способы пуска электродвигателя компрессора с точки зрения функционирования можно представить в виде списка, где на первом месте стоит наиболее предпочтительный способ, а на последнем – менее предпочтительный:

1. Пуск с помощью частотного преобразователя

2. Пуск по схеме «звезда» - «треугольник»

3. Пуск с помощью устройства плавного пуска

4. Прямой пуск

С экономической точки зрения:

1. Прямой пуск

2. Пуск по схеме «звезда» - «треугольник»

3. Пуск с помощью устройства плавного пуска

4. Пуск с помощью частотного преобразователя

Принятие окончательно решения о выборе способа пуска зависит как от экономических, так и функциональных возможностях.

К недостаткам устройств плавного пуска следует отнести их уязвимость в установках с небольшими блоками питающих трансформаторов. В ряде случаев, функция контроля напряжения, защищая тиристоры от перегрузки по току, прост не позволяло запустить двигатель.

С точки зрения практики, для пуска компрессоров мощностью выше 22 кВт лучше использовать частотный преобразователь или осуществить пуск по схеме «звезда» - «треугольник».

И, конечно, не стоит забывать про стоимость, чем больше мощность электродвигателя, тем ближе становится цена на частотные преобразователи и устройства плавного пуска.

кандидат технических наук,
академик Международной Академии Холода,
эксперт в области систем холодоснабжения
talyzin_maxim@mail.ru