Пусковой ток погружного насоса

Пусковой ток скважинного насоса

Расчет системы питания любого погружного насоса должен включать в себя поправку на его пусковой ток. По разной документации, встречающейся в сети, пусковой ток принимают равным рабочему току насоса, увеличенному в 3-7 раз . Встречается упоминание даже 9-кратного множителя.

Давайте разберемся, от чего зависит величина пускового тока. В первую очередь, конечно — от модели двигателя. Чем больше и мощнее двигатель, тем более сильный инерционный момент его ротора , тем больше энергии нужно для его раскрутки. Поэтому расчетный множитель тока при пуске растет с 3 при полукиловатных двигателях до 4 для двигателей мощностью два киловатта.

Нагрузка на двигатель в момент его запуска тоже играет далеко не последнюю роль — свободно вращающийся ротор в насосе обеспечит при пуске меньший ток, чем нагруженный многометровым столбом воды в водопроводной магистрали.

Таблица множителей для пусковых токов насосов Grundfos SP

В таблице дана зависимость рабочего In тока в амперах и множителя для пускового тока Ist/In от мощности P2 для однофазных и трехфазных двигателей Grundfos линейки SP. Действующее время разгона — 0.1 секунды.

P2 kWt In, A (1×230) Ist/In (1×230) In, A (3×400) Ist/In (3×400)
0.37 3.95 3.4 1.40 3.7
0.55 5.80 3.5 2.20 3.5
0.75 7.45 3.6 2.30 4.7
1.1 7.30 4.3 3.40 4.6
1.5 10.2 3.9 4.20 5.0
2.2 14.0 4.4 5.50 4,7

Пусть Вас не удивляет несоответствие потребляемого двигателем тока в таблице и мощности в киловаттах — производители двигателей для насосов дают в характеристиках мощность на валу двигателя, а она зависит от КПД и меньше потребляемой им электрической мощности. А сила тока приводится для двигателя при полной нагрузке.

Ограничение по количеству включений насоса в час связано с большим выделением тепла на обмотках двигателя пусковым током. При слишком частых включениях обмотки перегреются.

Слишком сильный перегрев обмоток приводит к потере изоляционных свойств лака, которым покрыты витки, межвитковому замыканию и выходу двигателя насоса из строя.

Побочные эффекты

При тяжелом режиме работы двигателя (большая высота напора, забит впускной фильтр, отложения в водопроводе, износ узлов насоса) величина и продолжительность пускового тока могут быть значительно больше расчетных.

Во время действия пускового тока увеличивается падение напряжения на кабеле питания насоса. Правила IES 3-64 допускают падение не более 4% от входящего напряжения.

Борьба с пусковым током

Прямой пуск от сети является самым простым и дешевым решением, но большой пусковой ток накладывает ограничения на его использование. Чтобы избавиться от этого недостатка, применяют другие способы:

1. Устройство плавного пуска — это наиболее эффективный метод уменьшения величины пускового тока. Один из его главных недостатков — большая стоимость преобразователя.

Для насосов Grundfos SQ и SQE нет ограничений по количеству запусков в час, потому что преобразователь частоты и устройство плавного пуска уже встроены в корпус двигателя.

Упрощенно работа УПП заключается в плавном наращивании напряжения на двигателе в течении 2-х секунд. За это время ротор успевает раскрутиться до необходимых оборотов, не увеличивая нагрузку на сеть.

2. Последовательное включение через трансформатор с несколькими обмотками. Для насосов обычно применяется 1 — 2 секции, которые ограничивают ток при включении, а по мере набора насосом оборотов по очереди выводятся из цепи. Первоначальное снижение напряжения происходит максимум до 50% от напряжения питания.

3. Для трехфазных двигателей насосов мощностью более 3 киловатт можно применить схему пуска с переключением со звезды на треугольник . В момент пуска двигатель включается по схеме "звезда", дающая снижение пускового тока в 3 раза, и лишь после разгона двигателя соединение переключается по схеме "треугольник".

Вы хотите, чтобы стабилизатор напряжения, источник бесперебойного питания или генератор служили безотказно? Тогда эта статья будет для вас полезна.

Одна из основных характеристик бытовых приборов — электрическая мощность на выходе. Она отражает возможность питания подключённой нагрузки. Для правильного выбора стабилизатора напряжения переменного тока, ИБП или генератора нужно знать мощность устройства. Для ее расчета следует подсчитать сумму электрической мощности всех приборов, которые могут быть единовременно подключены.

Одно из основных условий долгой и стабильной работы стабилизатора, генератора и ИБП: мощность техники не должна превышать их возможности по выходной мощности. Лучше, чтобы суммарная электрическая мощность электроприборов, которые функционируют одновременно, была на 20 % меньше выходной мощности питающего прибора. Чем меньше стабилизатор или ИБП работает с перегрузкой, тем дольше он служит.

В расчете суммарной мощности и состоит основная трудность. В паспорте любого устройства указана мощность в кВт. Вроде бы всё просто: нужно сложить мощность приборов. Но в этом кроется основная ошибка. Приборы, в конструкции которых есть электродвигатели, насосы или компрессоры, в момент запуска дают нагрузку на сеть, превышающую номинал в Такое явление обусловлено наличием пусковых токов. Это же правило относится к приборам, в состав которых входят инерционные компоненты или элементы, физические свойства которых в момент запуска отличаются от их обычных значений при эксплуатации. Классический пример — изменение сопротивления у обыкновенной лампы накаливания. В конструкции таких ламп есть вольфрамовая нить, при включении электрическое сопротивление вольфрама меньше (нить холодная), чем при работе. Сопротивление увеличивается с ростом температуры, следовательно, при включении лампы её мощность намного больше, чем во время работы. При включении лампы накаливания присутствуют пусковые токи.

Мощность любого прибора рассчитается как произведение напряжения (в вольтах) и силы тока (в амперах). По мере увеличения силы тока растет мощность, а значит, возрастает нагрузка на стабилизатор, генератор и источник питания. Определение пусковых токов можно сформулировать так: электроприборы или их элементы, имеющие инерционные свойства, в момент запуска дают большую нагрузку на электрическую сеть или питающий прибор, чем в процессе работы.

Значение пусковых токов зависит не только от усилия по раскрутке ротора двигателя или насоса до номинальных оборотов, но и от изменения сопротивления проводника. Чем меньше сопротивление, тем больше величина силы тока, который может протекать по нему. При нагреве уменьшается сопротивление и снижается возможность проводника пропускать большие токи.

Помимо вращающего момента и электросопротивления дополнительную электрическую мощность в момент старта прибору придаёт индуктивная мощность. В момент включения люминесцентной лампы у индуктивной катушки сопротивление мало. Также действует мощность для поджига разряда, что увеличивает силу тока.

Влияние пусковых токов особенно важно для стабилизаторов напряжения и источников бесперебойного питания on-line типа. Стабилизаторы работают в одном из двух режимов работы: номинальном или предельном.

В номинальном режиме работы сохраняется мощность, но при ухудшении качества электроснабжения в сети наблюдается очень низкое или, напротив, очень высокое напряжение. В таком случае стабилизатор переходит в предельный режим работы, его выходная мощность снижается примерно на 30 %. Если при этом происходит перегрузка по пусковым токам, то он выключится, сработает система защиты. Если это будет повторяться часто, срок службы качественного стабилизатора будет небольшим (что уж говорить о китайской технике).

С ИБП типа on-line дела обстоят сложнее. Если на такой прибор дается нагрузка, превышающая номинальную (а у пусковых токов очень большая скорость, и они проходят любую защиту), предохранители не успевают сработать, и источник питания может сгореть. Это негарантийный случай и ремонт будет стоить значительных средств.

Единственный вид ИБП, который может выдерживать пусковые токи, в раза превышающие номинал, — системы резервного электропитания линейно-интерактивного типа. Максимальные пусковые токи дают компрессоры холодильников (однокамерные — до 1 кВт, двухкамерные — до 1,8 кВт), а также глубинные насосы. Их мощность во время запуска превышает номинал в Самый маленький коэффициент запуска (равный 2) отмечается у насосов Grundfos с системой плавного пуска.

При выборе источников электроснабжения или стабилизатора напряжения нужно учитывать временной фактор влияния пусковых токов. При первом включении стабилизатора или генератора все электроприборы начнут работу одновременно и суммарная нагрузка будет большая. При дальнейшей работе потребитель должен оценить вероятность одновременного запуска приборов с большими пусковыми токами (к примеру, холодильника, насоса и стиральной машины). Если стабилизатор или ИБП имеет небольшую мощность, то следует самостоятельно контролировать включение техники с пусковыми токами.

Выводы:

  • При подсчёте суммарной мощности электротехники мощность приборов с пусковыми токами нужно рассчитывать не по номиналу, а с учётом пусковых токов (в Вт либо в А).
  • Пусковые токи даёт техника, в конструкции которой есть электродвигатель, насос, компрессор, нить накаливания или катушка индуктивности.
  • Чем хуже напряжение в магистральном проводе (ниже 150 В или выше 250 В), тем более высокий номинал должен быть у стабилизатора или ИБП (примерно на 30 % больше суммарной мощности работающей техники).

Пусковые токи можно ассоциировать с началом движения велосипеда: в момент начала движения нужно большое усилие, чтобы раскрутить колёса, но когда велосипед приходит в движение, требуется меньше сил для поддержания скорости.

Примеры номинальной мощности и мощности при запуске бытовой техники

Тип техники Номинальная мощность, Вт Продолжительность пусковых токов, с Коэффициент во время начала работы Пример модели стабилизатора, ВА Пример модели ИБП
Холодильник 4 3 «Штиль» R1200 / Progress 1500T N-Power Pro-Vision Black M 3000 LT
Стиральная машина 2500 Progress 3000T
Микроволновая печь 1600 2 «Штиль» R2000
Кондиционер Progress 5000L
Пылесос 1500 2 Progress 3000T
Кухонный комбайн 7 Progress 2000T
Посудомоечная машина 2200 3 Progress 3000L
Погружные скважинные насосы, глубинные насосы 2 Progress 3000L ДПК-1/1-3-220-М
Циркуляционные насосы «Штиль» R 600 ST Inelt Intelligent 500LT2
Лампа накаливания 100 0,15 высокоточная серия L

В таблице не отражены точные значения электрических приборов, предоставлены лишь ориентировочные цифры для понимания алгоритма выбора стабилизатора напряжения и ИБП.

Любой скважинный насос требует профессионального расчёта относительно сети питания. Это значит, что в расчётах должна быть учтена поправка на пусковые токи. Встречаются разные схемы таких расчётов (обычно всё зависит от мощности и конструкции самого насоса). Чаще всего пусковой ток соответствует рабочему значению, умноженному на коэффициент от 3 до 7. Намного реже встречается показатель увеличения в 9 раз.

Разобраться в этом вопросе не так уж сложно. Прежде всего, нужно понять, от каких критериев зависит пусковой показатель. Наибольшее влияние всегда оказывает тип двигателя. Чем устройство крупнее и чем выше его мощность, тем сильнее момент роторной инерции. То есть, для того, чтобы раскрутить более мощный ротор, понадобится больше энергии. В качестве примера можно привести двигатель на половину и на два киловатта. В первом случае рабочий показатель умножают на 3, во втором – на 4. Второй критерий – действующая нагрузка. Чем свободнее вращается ротор, тем меньше будет значение пусковых токов. Это значение стремительно увеличится, как только в систему трубопроводов попадёт мощный водяной столб.

Система множителей

Это примерная зависимость для двигателей устанавливаемых после бурения скважины на одну и три фазы с разной мощностью и периодом разгона 1/10 с.

Мощность (Вт) Однофазный двигатель, рабочий ток (А) Однофазный двигатель, пусковой множитель Трёхфазный двигатель, рабочий ток (А) Трёхфазный двигатель, пусковой множитель
370 3,95 3,4 1,4 3,7
550 5,8 3,5 2,2 3,5
750 7,45 3,6 2,3 4,7
1100 7,3 4,3 3,4 4,6
1500 10,2 3,9 4,2 5
2200 14 4,4 5,5 4,7

Исходя из данных таблицы, сначала может показаться странным, что количество потребления электричества не соответствует мощности. На самом деле, компании, которые занимаются производством двигателей, обычно указывают ту мощность, которая характеризует вал насоса. На эту мощность, в первую очередь, влияет КПД, а её значение меньше, чем мощность потребляемого электричества. При этом берётся то значение силы тока, которое характеризует работу с полной нагрузкой.

Обычно насос можно включать только определённое количество раз за 60 мин. Это связано с тем, что на обмотке при включении выделяется большое количество тепловой энергии. Если проигнорировать это правило, произойдёт перегрев. Когда перегрев станет критическим, изоляция потеряет свои свойства, между витками произойдёт замыкание и насос станет полностью нерабочим.

Противодействие пусковому току

Конечно, проще всего выполнить запуск при непосредственном подключении к электросети. Однако пусковые токи ставят серьёзные ограничения в работе. Это большой недостаток, с которым вполне возможно бороться.

  1. Можно использовать устройство, которое обеспечивает плавный пуск – это самый простой и эффективный способ. Единственный его минус – высокая стоимость преобразователей. Существуют даже модели насосов, в которые уже встроен этот механизм. Принцип его работы заключается в том, что напряжение нарастает постепенно. Таким образом ротор раскручивается, а нагрузка на электросеть практически не изменяется.
  2. Установка трансформатора, в котором используется несколько обмоток. Подразумевается поэтапное включение (для стандартных насосов хватает одной-двух секций, ограничивающих токи). После того, как насос начинает работать быстрее, они поочерёдно выходят из цепи. Первое уменьшение напряжения выполняется максимум на половину от общего.
  3. Если применяется трёхфазный двигатель, мощность которого превышает 300 Вт, допускается использование схемы пуска «звезда-треугольник». При запуске подключается «звезда», уменьшающая пусковые токи в 3 р., а после того, как устройство разогналось, включается «треугольник».
Оцените статью
Обзортека
Добавить комментарий