Долгий пуск электродвигателя большого вентилятора: как выбрать способ пуска?

Долгий разгон большого вентилятора обычно говорит не о том, что двигатель мал, а о том, что велика инерция рабочего колеса. Главный вопрос — выдержат ли обмотка и защита двигателя большой ток, который он потребляет всё это время. Правильное решение получается при совместной оценке инерции колеса, пусковых возможностей двигателя и способа пуска. В статье рассказывается, от чего зависит время пуска, что каждый способ пуска означает для вентилятора и на что смотреть при выборе двигателя.

От чего зависит время пуска?

Чтобы двигатель разогнал вентилятор, развиваемый им момент должен превышать момент, который вентилятор требует на данной скорости. Разница называется динамическим (ускоряющим) моментом. Время пуска приближённо определяется соотношением: время ≈ суммарный момент инерции × угловая скорость / средний ускоряющий момент. Из него следуют три вывода:

• Чем больше инерция, тем дольше пуск: у тяжёлых колёс большого диаметра момент инерции растёт примерно пропорционально квадрату диаметра. Небольшое увеличение диаметра колеса может заметно удлинить разгон.
• Чем меньше ускоряющий момент, тем дольше пуск: если способ пуска снижает момент двигателя или вентилятор запускается под нагрузкой с открытым шибером, ускоряющий момент уменьшается.
• Чем выше скорость, тем дольше пуск: чтобы вывести то же колесо на большую скорость, нужно больше энергии.

Положительная сторона вентиляторной нагрузки в том, что на низкой скорости ей нужен очень малый момент; момент вентилятора растёт примерно пропорционально квадрату скорости. Поэтому вентиляторы не требуют большого пускового момента, как машины с тяжёлым пуском, но требуют много времени. Проблема не столько в моменте, сколько в тепле, которое за это время накапливается в обмотке.

Чем долгий пуск нагружает двигатель?

При прямом пуске асинхронный двигатель потребляет ток, в несколько раз превышающий номинальный. Этот ток быстро нагревает обмотку и особенно стержни ротора. Сколько двигатель может это выдерживать, зависит от его тепловой способности и уточняется у производителя двигателя. Если время пуска приближается к этому пределу, возникают три проблемы:

• Срабатывает защита: тепловое реле или автомат защиты двигателя воспринимает длительный большой ток как перегрузку и отключает цепь до того, как двигатель выйдет на скорость. Уставка защиты и её класс расцепления (например, Class 10, 20, 30) должны соответствовать времени пуска; подробнее — в нашей статье о защите двигателя.
• Обмотка стареет: каждый долгий пуск даёт тепловую нагрузку на изоляцию. При нескольких пусках в день эта нагрузка накапливается.
• Страдает сеть: длительный большой ток вызывает просадку напряжения в трансформаторе и кабелях; с падением напряжения снижается и момент двигателя, и пуск затягивается ещё больше.

Поэтому на больших вентиляторах двигатель выбирают не только по рабочей мощности, но и по условиям пуска. Если указать в заказе момент инерции вентилятора (J, в кгм² — kgm²; приводится в паспорте производителя вентилятора) и предполагаемый способ пуска, можно оценить, справится ли двигатель с таким пуском.

Что означают способы пуска для вентилятора?

Для пуска звезда-треугольник решающее значение имеет табличка двигателя. Трёхфазные модели HEM Motor мощностью от 4 кВт имеют исполнение 400/690 В (Δ/Y); в сети 400 В они работают в треугольнике и подходят для пуска звезда-треугольник. Если используется преобразователь частоты, действует общее положение сайта: наши трёхфазные серии подходят для регулирования скорости с преобразователем частоты; при длительной работе на низкой скорости с полным моментом может потребоваться независимый вентилятор, а при длинном кабеле между преобразователем и двигателем рассматривается dv/dt- или синус-фильтр; эти условия указываются в заказе.

Меры со стороны вентилятора, сокращающие пуск

Прежде чем менять двигатель или способ пуска, кое-что можно сделать со стороны вентилятора:

• Пуск с закрытым шибером: у радиальных вентиляторов потребляемая мощность заметно падает при закрытом шибере на всасе. Если держать шибер закрытым во время пуска, ускоряющий момент растёт, а время сокращается. Убедитесь, что управление шибером действительно работает.
• Исключите обратное вращение: у вентиляторов, подключённых к дымовой трубе, остановленное колесо может вращаться в обратную сторону от естественной тяги. Сначала остановить такое колесо, а потом разогнать — значит удлинить пуск и нагрузить двигатель.
• Держите колесо в чистоте: пыль и отложения на колесе и увеличивают инерцию, и создают дисбаланс.
• Ограничьте число пусков: у вентиляторов с большой инерцией пуски подряд нагревают обмотку, не давая ей остыть. Уточните у производителя двигателя допустимое число пусков в час.

На что смотреть при выборе двигателя?

На больших вентиляторах мощность двигателя определяется мощностью на валу вентилятора в рабочем режиме; условия пуска затем подтверждают, достаточен ли двигатель этой мощности. Если время пуска оказывается большим, решение обычно сначала ищут в способе пуска; завышать мощность двигателя только ради пуска — значит получить недогруженный в работе двигатель. Наши модели от 75 кВт имеют SF 1,15 (15 % резерва мощности); этот резерв — запас безопасности на случай непредвиденных нагрузок в работе, и он не используется ни для покрытия пускового расчёта, ни для выбора меньшего двигателя.

Примеры 4-полюсных чугунных моделей в диапазоне мощностей больших вентиляторов:

• 225M-4 в чугунном корпусе: 45 кВт (60 HP), 1485 об/мин, IEC 225M, 400/690 В (Δ/Y), 80,2 А, 289,4 Н·м.
• 280S-4 в чугунном корпусе: 75 кВт (100 HP), 1486 об/мин, IEC 280S, 400/690 В (Δ/Y), 129 А, 482 Н·м, SF 1,15.
• 315S-4 в чугунном корпусе: 110 кВт (150 HP), 1488 об/мин, IEC 315S, 400/690 В (Δ/Y), 187 А, 706 Н·м, SF 1,15.

Подходящие модели HEM Motor и актуальные цены смотрите на странице купить электродвигатель. Для планирования сети и пуска при мощностях от 200 кВт ориентиром служит наша статья о планировании большой мощности, а для вентиляторных применений — страница двигатели для вентиляторов и вытяжных вентиляторов.

Гипотетический пример: вытяжной вентилятор 75 кВт, отключающийся при пуске

Этот пример составлен для пояснения. Предположим, вытяжной вентилятор 75 кВт, 4 полюса, системы пылеудаления запускается по схеме звезда-треугольник и время от времени отключается тепловой защитой сразу после перехода на треугольник.

• Проверка показывает, что реле времени переключает схему, когда двигатель ещё далёк от номинальной скорости; при переходе на треугольник возникает большой бросок тока.
• Кроме того, выясняется, что шибер на всасе во время пуска остаётся открытым.
• Шибер настраивают так, чтобы при пуске он был закрыт, а переключение — чтобы оно происходило после спада тока и установления скорости. Уставку защиты пересматривают с классом расцепления, соответствующим времени пуска.
• Замена двигателя не требуется; проблема была в схеме пуска.

Итог и данные для заказа

Долгий пуск — совместный результат двигателя, инерции вентилятора и способа пуска. Для правильной оценки пришлите:

• Мощность на валу, частоту вращения и момент инерции вентилятора (J, kgm²)
• Используемый или планируемый способ пуска и аппарат защиты
• Время пуска и пусковой ток, если они измерены
• Число пусков в час, схему шибера
• Напряжение сети и мощность трансформатора; фото таблички существующего двигателя

Модели и актуальные цены — на нашей странице магазина. Отправьте фото таблички вашего текущего двигателя, его частоту вращения и данные о монтаже через страницу отправки таблички и запросите предложение на подходящую модель. По другим вопросам воспользуйтесь нашей страницей контактов.

Часто задаваемые вопросы

Почему у двигателя вентилятора долгий пуск?

Чаще всего велика инерция колеса или способ пуска снижает момент двигателя. Если вентилятор запускается под нагрузкой с открытым шибером, время ещё увеличивается.

Сокращает ли устройство плавного пуска время разгона?

Нет, обычно удлиняет. Оно снижает ток, но и момент; двигатель дольше греется при пуске. На вентиляторах с большой инерцией ограничение тока нужно настраивать аккуратно.

Достаточно ли пуска звезда-треугольник для больших вентиляторов?

Обычно да, потому что момент вентилятора на низкой скорости мал. Важно, чтобы переход на треугольник выполнялся, когда двигатель приблизился к номинальной скорости.

Стоит ли из-за проблемы с пуском перейти на двигатель большей мощности?

Сначала нужно проверить способ пуска, шибер и уставку защиты. Завысить мощность двигателя только ради пуска — значит получить двигатель, недогруженный в работе.