Часто під час відключень електроенергії виникає потреба заживити електричні двигуни: компресори, насоси, підйомники в автомайстернях, вентиляційне обладнання тощо. Більшість підприємств для цього використовують дизельні або бензинові генератори.
І тут починається класична проблема: генератор є, напруга ніби є, а двигун або взагалі не запускається, або генератор одразу глохне чи йде в аварію.

У цій статті я розповім, чому так відбувається і як цю проблему можна вирішити.

Чому це відбувається?

Електричний двигун під час запуску та розгону споживає у 8–10 разів більший струм, ніж під час роботи на номінальній швидкості.
Цей короткочасний, але дуже різкий стрибок навантаження називається пусковим струмом.

Мережа зазвичай такі речі переварює без проблем — трансформатори мають запас, інерція системи велика. А от генератор — штука значно більш ніжна. Він просто не встигає віддати таку потужність миттєво, в результаті:

• просідає напруга;

• «пливе» частота;

• спрацьовує захист генератора або автоматики.

Важливо розуміти: цей ефект є у всіх електричних двигунів, незалежно від виробника чи типу навантаження.

Що з цим робити?

Основна задача — зменшити пусковий струм двигуна.
Методів існує кілька (зірка–трикутник, автотрансформатори, пристрої плавного пуску), але при роботі від генератора реально працює тільки один варіант — частотний перетворювач.

І тут важливий момент, який багато хто ігнорує, а потім дивується, чого все згоріло.

Чому не можна використовувати пристрій плавного пуску?

Використання пристрою плавного пуску (ППП або soft starter) разом із генератором — це класична технічна дилема. Хоча на перший погляд здається, що ППП має полегшити життя генератору, на практиці це часто призводить до аварійних зупинок або виходу обладнання з ладу.

Ось основні причини, чому це поєднання є проблематичним:

1. Нестабільність напруги та частоти генератора
Пристрій плавного пуску працює за принципом фазового керування напругою за допомогою тиристорів. Він "обрізає" синусоїду напруги, щоб плавно її підвищувати.

• Проблема: Коли тиристори відкриваються і закриваються, вони створюють різкі стрибки струму. Для потужної державної електромережі це непомітно. Але генератор має обмежену потужність і високий внутрішній опір.
• Результат: Ці стрибки викликають сильні спотворення форми напруги (гармоніки). Система автоматичного регулювання напруги генератора (AVR) "божеволіє", напруга починає скакати, і ППП просто вибиває помилку або генератор глохне.

2. Гармонійні спотворення (Електричний "шум")
ППП генерує багато вищих гармонік у момент пуску.

• Генератори дуже чутливі до нелінійних навантажень. Ці гармоніки спричиняють перегрів обмоток альтернатора та збої в роботі електронного регулятора частоти обертів двигуна генератора.

3. Недостатній пусковий момент
ППП обмежує струм, але одночасно сильно знижує пусковий момент двигуна (момент падає пропорційно квадрату напруги).

• Якщо двигун запускається під навантаженням (наприклад, насос або компресор), йому може не вистачити сили прокрутитися на зниженій напрузі. Двигун "гуде", не обертається, а генератор у цей час працює в режимі короткого замикання, що дуже шкідливо для обох пристроїв.

4. Проблема синхронізації
Більшість сучасних ППП відстежують проходження синусоїди через нуль для коректної роботи тиристорів.

• Через спотворення, які вносить сам ППП у слабку мережу генератора, точка "проходу через нуль" зміщується або стає нечіткою. ППП втрачає синхронізацію і зупиняє процес пуску.

Це в кращому випадку, а в гіршому просто згоряє сам ППП. І так, це не гарантійний випадок

Частотний перетворювач

На відміну від пристрою плавного пуску, частотний перетворювач не вибагливий до стабільності частоти вхідної мережі.

Принцип роботи такий:

1. Частотний перетворювач випрямляє змінний струм у постійний.

2. Далі з цього постійного струму за допомогою силових IGBT-транзисторів формується новий змінний струм з потрібною частотою та напругою.

3. Двигун запускається плавно, без різких стрибків струму.

У результаті:

• пусковий струм можна знизити до рівня номінального або навіть нижче;

• генератор працює стабільно і не йде в аварію;

• додатково з’являється можливість регулювання швидкості обертання двигуна, що часто дає ще й економію електроенергії та менший знос механіки.

Кому цікаво розібратися в деталях роботи частотного перетворювача, можете почитати детально в цій статті.

Практичні рішення

Для більшості типових застосувань — насосів, компресорів, вентиляторів, підйомників — чудово підходять частотні перетворювачі:

Siemens V20
Schneider Electric ATV310
Schneider Electric ATV320

Це надійні, відносно прості в налаштуванні моделі, які добре працюють у зв’язці з генераторами.

Придбати частотні перетворювачі ви можете на нашому сайті.