Почему стабилизатор напряжения отключается при запуске двигателя или компрессора?

Вы когда-нибудь устанавливали стабилизатор напряжения, только чтобы обнаружить, что он срабатывает сразу же при запуске воздушного компрессора, водяного насоса, холодильного компрессора или промышленного двигателя? Хотя стабилизатор отлично работает при нормальной нагрузке, он внезапно отключается, как только двигатель начинает вращаться.

Это один из самых распространенных вопросов, которые задают владельцы предприятий, подрядчики по монтажу систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также монтажники оборудования. В большинстве случаев стабилизатор не неисправен — он просто защищает себя от временного сбоя в электросети, известного как пусковой ток электродвигателя.

Понимание причин этого явления поможет вам правильно подобрать производительность стабилизатора, избежать ненужных простоев и повысить надежность оборудования.

В этом руководстве мы расскажем о следующем:

• Почему двигатели потребляют чрезвычайно высокий ток при запуске
• Почему стабилизаторы напряжения срабатывают при пуске двигателя
• Как падение напряжения влияет на работу защиты стабилизатора
• Как правильно подобрать размер стабилизатора для компрессоров и двигателей
• Практические решения по предотвращению ложных срабатываний

Что происходит при запуске двигателя?

В отличие от резистивных нагрузок, таких как нагревательные приборы или осветительные приборы, асинхронные двигатели требуют очень большого тока для преодоления инерции и создания достаточного пускового момента.

В течение первых нескольких сотен миллисекунд после запуска двигатель ведет себя почти как при коротком замыкании.

Этот временный скачок называется:

• Пусковой ток двигателя
• Ток заблокированного ротора (LRA)
• Пусковой ток

В зависимости от конструкции двигателя пусковой ток может достигать:

• 3–5× номинальный ток (двигатели с плавным пуском)
• 5–7× номинальный ток (стандартные асинхронные двигатели)
• 6–10× номинальный ток (воздушные компрессоры)
• 8–12× номинальный ток (тяжёлое промышленное оборудование)

Хотя скачок напряжения длится лишь долю секунды, он достаточно силен, чтобы сработали защитные схемы во многих стабилизаторах напряжения.

Пример:

Номинальная мощность двигателя	Номинальный ток	Пусковой ток
5 л.с.	8 А	48 A
10 HP	16 А	96 A
20 л.с.	32 A	180–220 А

【img】
Альтернативный вариант: Сравнение пускового тока двигателя с током в нормальном режиме работы, демонстрирующее пиковые значения пускового тока

Почему срабатывает стабилизатор напряжения?

Современные автоматические стабилизаторы напряжения оснащены множеством функций защиты, обеспечивающих безопасность как самого стабилизатора, так и подключенного к нему оборудования.

При запуске двигателя может сработать один или несколько механизмов защиты.

1. Защита от перегрузки

Наиболее распространённой причиной является защита от перегрузки.

Если пусковой ток двигателя превышает мгновенную перегрузочную способность стабилизатора, реле защиты отключает выход.

Например:

• Номинальная выходная мощность стабилизатора 20 кВА: примерно 30 А
• Пусковой ток двигателя: 150 А
• Система защиты обнаруживает превышение силы тока
• Выход немедленно отключается

---

2. Падение входного напряжения

Большой пусковой ток вызывает временное падение напряжения в сети электропитания.

Например:

• Стандартное напряжение питания: 400 В
• Запуск двигателя
• Напряжение падает до 310 В
• Стабилизатор обнаруживает пониженное напряжение
• Защита активирована

Эта проблема усугубляется в следующих случаях:

• Линии электропередачи длинные
• Кабели имеют недостаточный диаметр
• Генераторы имеют ограниченную мощность
• Импеданс трансформатора высокий

【img】
Альтернативный вариант: Падение напряжения при запуске компрессора, вызвавшее срабатывание защиты стабилизатора напряжения

3. Задержка восстановления выходного напряжения

Сервостабилизаторам напряжения требуется небольшой промежуток времени для регулировки выходного напряжения после обнаружения резкого изменения входного напряжения.

Если напряжение изменяется быстрее, чем сервомотор успевает это компенсировать, защита может сработать до того, как восстановление напряжения завершится.

4. Внутренняя тепловая защита

Частые пуски двигателя приводят к повторяющимся перегрузкам.

После многократных запусков обмотки трансформатора и силовые компоненты нагреваются.

Во избежание повреждений система тепловой защиты временно отключает стабилизатор.

Почему компрессоры создают больше проблем, чем обычные двигатели

Воздушные компрессоры и холодильные компрессоры относятся к числу наиболее требовательных электрических нагрузок.

В отличие от центробежных насосов, компрессоры часто запускаются под давлением, что требует значительно более высокого пускового момента.

Это приводит к:

• Более высокий ток при заблокированном роторе
• Более длительное время запуска
• Более значительное падение напряжения
• Более высокая механическая нагрузка

Типичные пусковые токи компрессора:

Оборудование	Рабочий ток	Стартовый ток
Спиральный компрессор	15 А	80–100 А
Винтовой компрессор	40 А	200–300 А
Поршневой компрессор	25 A	150–220 А

Это объясняет, почему многие стабилизаторы напряжения, которые отлично работают с нагрузками от освещения или отопления, внезапно срабатывают при подключении к компрессорам.

【img】
Альтернативный вариант: Сравнительный анализ пускового тока компрессора и номинальной мощности сервостабилизатора напряжения

Как правильно подобрать стабилизатор напряжения для электродвигателей

Одной из самых серьезных ошибок при монтаже является выбор размера стабилизатора исключительно на основе рабочей мощности двигателя.

Вместо этого инженерам следует учитывать следующее:

• Пусковой ток двигателя
• Коэффициент мощности
• Метод запуска
• Рабочий цикл
• Колебания напряжения

Общая рекомендация

Метод запуска двигателя	Рекомендуемый размер стабилизатора
Прямая линия (DOL)	2,5–3 × номинальная мощность двигателя
Звезда-Дельта	1,8–2 × номинальная мощность двигателя
Устройство плавного пуска	1,3–1,5 × номинальная мощность двигателя
Частотно-регулируемый привод (VFD)	1,2–1,3 × номинальная мощность двигателя

Пример:

Для компрессора мощностью 15 кВт может потребоваться:

• 15 кВА для работы
• Стабилизатор мощностью 40–50 кВА при запуске методом прямого включения (DOL)
• 25–30 кВА с устройством плавного пуска

---

Практические способы предотвращения срабатывания стабилизатора напряжения

Выберите стабилизатор большего размера

Увеличение мощности стабилизатора обеспечивает больший запас по перегрузке при запуске.

Используйте устройство плавного пуска

Мягкие пускатели плавно повышают напряжение на двигателе, что позволяет значительно снизить пусковой ток.

Типичное сокращение:

• Пусковой ток 600% → 250–300%

Установите частотно-регулируемый привод (ЧРП)

Частотно-регулируемый привод (VFD) обеспечивает электронное управление ускорением и может снизить пусковой ток почти до номинального значения.

Помимо предотвращения срабатывания стабилизатора, частотно-регулируемые приводы повышают энергоэффективность и продлевают срок службы двигателя.

Увеличить размер кабеля

Кабели с недостаточным сечением приводят к увеличению падения напряжения.

Правильный подбор сечения проводника позволяет свести к минимуму просадку входного напряжения при запуске двигателя.

Проверить мощность генератора

Если стабилизатор питается от дизель-генератора, убедитесь, что генератор способен выдержать пусковой ток двигателя без чрезмерного падения напряжения.

Сервостабилизатор и статический стабилизатор для двигательных нагрузок

Характеристика	Сервостабилизатор	Статический стабилизатор
Скорость реакции	Средний	Очень быстро
Характеристики пуска двигателя	Хорошо	Превосходно
Коррекция напряжения	Механический	Электронный
Частые изменения нагрузки	Умеренный	Превосходно
Промышленные компрессоры	Подходящий	Настоятельно рекомендуется

На объектах, где компрессоры часто включаются и выключаются, часто целесообразно использовать статические стабилизаторы напряжения благодаря их скорости срабатывания, измеряемой в миллисекундах.

【img】
Альтернативный вариант: Сравнение сервостабилизатора напряжения и статического стабилизатора напряжения при запуске двигателя

Отраслевые стандарты и технические справочные материалы

Характеристики пуска электродвигателей и качество напряжения подробно описаны в документах международных организаций.

• Стандарт IEEE 3004 — Методы проектирования двигательных систем
• IEC 60034 — Вращающиеся электрические машины
• IEC 61000 — Электромагнитная совместимость и качество напряжения
• Техническое руководство ABB — Методы пуска двигателей
• Schneider Electric — Защита двигателей и качество электроэнергии

В этих источниках подчеркивается, что высокий пусковой ток и кратковременные провалы напряжения являются нормальными электрическими явлениями, которые необходимо учитывать при проектировании системы.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Заключение

Стабилизатор напряжения обычно срабатывает при запуске двигателя или компрессора, поскольку оборудование потребляет очень высокий пусковой ток, что приводит либо к перегрузке, либо к временному просадка напряжения. В большинстве случаев стабилизатор работает именно так, как и было предусмотрено, обеспечивая защиту как самого устройства, так и подключенной нагрузки.

К наиболее эффективным решениям относятся: выбор стабилизатора с подходящей мощностью, снижение пускового тока с помощью устройства плавного пуска или частотно-регулируемого привода, оптимизация распределения электроэнергии, а также обеспечение способности источника питания выдерживать переходные нагрузки.

Если в вашей системе используются воздушные компрессоры, холодильные установки, насосы, станки с ЧПУ или другие устройства с высокой нагрузкой на двигатель, для обеспечения долгосрочной надежности крайне важно выбрать стабилизатор, специально разработанный для работы с высоким пусковым током.

Нужна помощь в выборе подходящего стабилизатора напряжения для оборудования с электродвигателями?
Компания ZHENGXI специализируется на производстве промышленных сервоприводов и статических стабилизаторов напряжения, предназначенных для компрессоров, насосов, систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также производственного оборудования. Обратитесь к нашей технической службе, чтобы получить индивидуальные рекомендации по подбору оборудования с учетом номинальной мощности двигателя, способа пуска и условий эксплуатации на объекте.