Jaki prąd pobiera silnik z sieci podczas rozruchu i pracy?

Paszport silnika elektrycznego pokazuje prąd przy nominalnym obciążeniu wału. Jeśli np. wskazane jest 13,8 / 8 A, oznacza to, że gdy silnik jest podłączony do sieci 220 V i przy nominalnym obciążeniu, prąd pobierany z sieci wyniesie 13,8 A. Po podłączeniu do sieci 380 V prąd pochłonie 8 A, czyli równość sił jest prawdziwa: √3 x 380 x 8 = √3 x 220 x 13,8.

Znając moc znamionową silnika (z paszportu), możesz określić jego prąd znamionowy... Gdy silnik jest podłączony do sieci trójfazowej 380 V, prąd znamionowy można obliczyć za pomocą następującego wzoru:

Азn = Пн /(√3Un x η x соsφ),

gdzie Pn — znamionowa moc silnika w kW, Un — napięcie sieciowe w kV (0,38 kV). Sprawność (η) i Współczynnik mocy (сosφ) — wartości mocy silnika, które są zapisane na tabliczce w postaci metalowej tabliczki. Zobacz też - Jakie dane paszportowe są wskazane na tarczy silnika asynchronicznego.

Ryż. 1. Paszport silnika elektrycznego. Moc znamionowa 1,5 kV, prąd znamionowy przy 380 V — 3,4 A.

Jeśli sprawność i współczynnik mocy silnika nie są znane, na przykład z powodu braku tabliczki znamionowej silnika, wówczas jego prąd znamionowy z niewielkim błędem można określić ze stosunku „dwa ampery na kilowat”, tj. jeżeli moc znamionowa silnika wynosi 10 kW, wówczas pobierany przez niego prąd będzie w przybliżeniu równy 20 A.

Dla silnika wskazanego na rysunku ten stosunek jest również spełniony (3,4 A ≈ 2 x 1,5). Dokładniejsze wartości prądu przy użyciu tego współczynnika uzyskuje się przy mocy silnika 3 kW.

Gdy silnik pracuje na biegu jałowym, z sieci pobierany jest niewielki prąd (prąd jałowy). Wraz ze wzrostem obciążenia rośnie również pobór prądu. Wraz ze wzrostem prądu wzrasta nagrzewanie uzwojeń. Duże przeciążenie powoduje, że zwiększony prąd powoduje przegrzanie uzwojeń silnika i grozi zwęgleniem izolacji (spaleniem silnika elektrycznego).

W momencie rozruchu z sieci silnik elektryczny pobiera tzw. prąd rozruchowy, który może być od 3 do 8 razy większy od nominalnego. Charakter obecnej zmiany pokazano na wykresie (ryc. 2, a).

Ryż. 2. Charakter zmiany prądu pobieranego przez silnik z sieci (a) oraz wpływ dużego prądu na wahania napięcia w sieci (b)

Dokładną wartość prądu rozruchowego dla dowolnego silnika można określić znając wielokrotność prądu rozruchowego — Azstart/AzNo. Wielokrotność prądu rozruchowego jest jedną ze specyfikacji silnika, które można znaleźć w katalogach. Prąd rozruchowy określa się według następującego wzoru: Az start = Azn x (Azstart/Aznom).Na przykład przy znamionowym prądzie silnika 20 A i prądzie rozruchowym będącym wielokrotnością 6, prąd rozruchowy wynosi 20 x 6 = 120 A.

Znajomość rzeczywistej wartości prądu rozruchowego jest niezbędna do doboru bezpieczników, sprawdzenia działania wyzwalaczy elektromagnetycznych podczas rozruchu silnika przy doborze wyłączników oraz określenia wielkości spadku napięcia w sieci podczas rozruchu.

Proces doboru bezpiecznika jest szczegółowo opisany w tym artykule: Dobór bezpieczników do ochrony silników asynchronicznych

Duży prąd rozruchowy, dla którego sieć zwykle nie jest zaprojektowana, powoduje znaczne spadki napięcia w sieci (ryc. 2, b).

Jeżeli przyjmiemy, że rezystancja przewodów przechodzących od źródła do silnika jest równa 0,5 oma, prąd znamionowy Azn = 15 A, a prąd rozruchowy jest równy pięciokrotności prądu znamionowego, to straty napięcia w przewodach podczas rozruchu wyniesie 0,5 x 75 + 0,5 x 75 = 75V.

Na zaciskach silnika, a także na zaciskach, liczba pracujących silników elektrycznych będzie wynosić 220 — 75 = 145 V. Ten spadek napięcia może spowodować wyłączenie pracujących silników, co doprowadzi do jeszcze większego wzrostu prądu w sieci i przepalone bezpieczniki.

W przypadku lamp elektrycznych, gdy silniki są uruchamiane, jarzenie się zmniejsza (lampy „mrugają”). Dlatego podczas uruchamiania silników elektrycznych mają tendencję do zmniejszania prądów rozruchowych.

Obwód rozruchowy silnika z przełączaniem gwiazda-trójkąt może być użyty do zmniejszenia prądu rozruchowego. W takim przypadku napięcie fazowe zmniejszy się √3 razy, a prąd rozruchowy zostanie odpowiednio ograniczony.Po osiągnięciu przez wirnik określonej prędkości uzwojenia stojana są przełączane w obwód trójkąta, a napięcie pod nimi staje się równe napięciu znamionowemu. Przełączanie odbywa się zwykle automatycznie za pomocą przekaźnika czasowego lub prądowego.

Ryż. 3. Schemat rozruchu silnika elektrycznego z przełączaniem uzwojeń stojana z gwiazdy na trójkąt

Ważne jest, aby zrozumieć, że prawie każdy silnik można podłączyć zgodnie z tym schematem. Większość popularnych silników indukcyjnych o napięciu roboczym 380/200 V, w tym silnik pokazany na rysunku 1, po podłączeniu zgodnie z tym schematem ulegnie awarii. Przeczytaj więcej na ten temat tutaj: Wybór schematu połączeń faz silnika elektrycznego

Obecnie w celu zmniejszenia prądu rozruchowego silników elektrycznych, zwłaszcza softstartów mikroprocesorowych (softstarterów)… Więcej o przeznaczeniu tego typu urządzeń przeczytasz w artykule Do czego służy łagodny rozruch silnika indukcyjnego?.