Что такое пусковой ток?

Пусковой ток — это кратковременное увеличение потребления в момент запуска двигателя, насоса или компрессора. Оно может в несколько раз превышать рабочее значение.

Этот скачок длится недолго, но генератор должен успеть его выдержать. В противном случае возможны просадка напряжения, отключение станции по защите, сбои в работе оборудования или неудачный запуск двигателя.

Упрощенный расчет пусковой нагрузки

Для предварительной оценки можно использовать формулу:

Пусковая мощность = рабочая мощность × пусковой коэффициент

Например, рабочая мощность насоса составляет 1,5 кВт. Для примера условно примем коэффициент пуска 3: 1,5 кВт × 3 = 4,5 кВт

Значит, в момент запуска насосу кратковременно потребуется около 4,5 кВт. Фактический пусковой коэффициент зависит от конструкции оборудования, нагрузки на двигатель и способа запуска. Его нужно брать из технической документации производителя или определять по результатам измерений. При этом генератор обычно питает не только запускаемый насос или компрессор. На объекте уже могут работать освещение, холодильники, кассы, автоматика и другое оборудование. Поэтому для предварительного расчета используют следующую схему:

Пиковая нагрузка = фоновая рабочая нагрузка + пусковая мощность самого тяжелого запускаемого прибора

Под фоновой нагрузкой понимается оборудование, которое уже работает до запуска двигателя. Сам запускаемый прибор в нее не включается, иначе его мощность будет посчитана дважды. После этого предусматривают резерв мощности. Его величина зависит от состава нагрузки, режима эксплуатации и характеристик конкретного генератора.

Важно: такой расчет помогает определить примерный порядок мощности, но не заменяет полноценный инженерный подбор. При наличии электродвигателей дополнительно учитывают полную мощность в кВА, коэффициент мощности, фазность, допустимую просадку напряжения и переходные характеристики генератора.

Какое оборудование нужно проверять отдельно?

Главный ориентир простой: если внутри оборудования есть двигатель, насос, компрессор или вентилятор, его запуск нужно учитывать отдельно.

К оборудованию с заметными пусковыми токами часто относятся:

·        холодильники и морозильные камеры;

·        торговые холодильные витрины;

·        кондиционеры;

·        насосы;

·        компрессоры;

·        вентиляционные установки;

·        станки;

·        бетономешалки;

·        профессиональный электроинструмент.

Обогреватели, электрочайники, электроплиты, бойлеры с ТЭНом и обычное освещение, как правило, не создают сильного пускового скачка. Их потребление почти сразу выходит на рабочее значение.

Отдельно нужно учитывать чувствительную технику: серверы, ИБП, медицинское оборудование, автоматику, сварочные инверторы, частотные преобразователи и электронные блоки управления. Такая техника может сама не создавать высокий пусковой ток, но плохо реагировать на просадку напряжения при запуске соседнего насоса или компрессора.

Алгоритм предварительного расчета

1. Определите, что действительно должно работать от генератора

Необязательно подключать к резервной линии весь объект. Часть второстепенных нагрузок можно отключить на время перебоев с электричеством.

Например, за пределами резервной линии можно оставить декоративное освещение, часть розеток, бойлеры и другое оборудование, без которого объект временно может работать.

Это помогает снизить требуемую мощность генератора и не переплачивать за лишние киловатты.

2. Запишите рабочую мощность оборудования

Рабочую мощность можно найти:

·        на шильдике оборудования;

·        в техническом паспорте;

·        в инструкции производителя;

·        в проекте электроснабжения.

Если указана только сила тока в амперах, для расчета также потребуются напряжение, фазность и коэффициент мощности.

3. Выделите оборудование с тяжелым запуском

Отдельно отметьте насосы, компрессоры, холодильные установки, вентиляцию, станки и другую технику с двигателями.

Для каждого такого прибора нужно определить пусковой ток или использовать пусковой коэффициент для предварительной оценки.

4. Определите самый тяжелый сценарий

Не нужно автоматически складывать пусковые мощности всей техники на объекте.

Если оборудование запускается по очереди, все двигатели не создают пусковой скачок одновременно. Нужно определить наиболее тяжелый реальный сценарий:

·        какое оборудование уже работает;

·        какой прибор запускается в этот момент;

·        могут ли несколько двигателей включиться одновременно;

·        каким способом запускается оборудование.

Именно этот сценарий показывает реальную пиковую нагрузку на генератор.

Пример расчета для кафе

Представим небольшое кафе. Во время отключения электричества должны работать освещение, кассы, роутер, холодильники и насос.

Допустим, оборудование, которое уже работает до запуска насоса, потребляет 4 кВт. Сам насос в эти 4 кВт не входит.

Рабочая мощность насоса составляет 1,5 кВт. Для примера условно принимаем коэффициент пуска 3:

1,5 кВт × 3 = 4,5 кВт

Считаем пиковую нагрузку:

4 кВт + 4,5 кВт = 8,5 кВт

Для предварительной оценки добавим условный запас 20%:

8,5 кВт × 1,2 = 10,2 кВт

Таким образом, для этого сценария предварительно потребуется генератор мощностью около 10–10,5 кВт.

Если выбрать станцию только по рабочей нагрузке 4–5 кВт, она может не выдержать запуск насоса.

Указанный коэффициент пуска и запас используются только для примера. Для точного подбора необходимо проверить характеристики насоса и конкретной модели генератора.

Пример расчета для строительной площадки

На строительной площадке уже работают освещение, бытовой блок, насос и электроинструмент. Допустим, их общая фоновая нагрузка составляет 7 кВт.

Затем запускается компрессор рабочей мощностью 5 кВт. Для примера условно принимаем коэффициент пуска 4:

5 кВт × 4 = 20 кВт

Считаем пиковую нагрузку:

7 кВт + 20 кВт = 27 кВт

При условном запасе 20%:

27 кВт × 1,2 = 32,4 кВт

Для такого сценария предварительно потребуется генератор мощностью около 32–35 кВт.

Генератор на 15–20 кВт может справляться с частью оборудования в обычном режиме, но не выдержать момент запуска компрессора.

В такой ситуации можно выбрать более мощную станцию либо изменить схему запуска: включать оборудование по очереди, использовать устройство плавного пуска или разделить нагрузки.

Что еще учитывает инженер?

Расчет только в киловаттах подходит для предварительной оценки. При точном подборе генератора нужно учитывать дополнительные параметры.

кВт и кВА

кВт показывают активную мощность — энергию, которая непосредственно используется оборудованием.

кВА показывают полную мощность с учетом реактивной составляющей. Она особенно важна при работе с двигателями, насосами, компрессорами, трансформаторами и другим оборудованием с обмотками.

Поэтому генератор может подходить по активной мощности в кВт, но не справляться с полной нагрузкой в кВА.

• Фазность и распределение нагрузки

Мощную однофазную нагрузку нельзя подключать к трехфазному генератору без проверки распределения по фазам.

Сильный перекос может вызвать просадку напряжения, перегрев и нестабильную работу генератора.

• Допустимая просадка напряжения

При запуске двигателя напряжение кратковременно снижается. Для обычного электроинструмента небольшая просадка может быть допустимой, а серверы, медицинское оборудование, ИБП и автоматика могут реагировать на нее отключением или ошибкой.

• Способ запуска

Прямой запуск двигателя создает более высокий стартовый скачок. Устройства плавного пуска и частотные преобразователи могут его уменьшить, но сами также требуют правильного согласования с генератором.

• Одновременность включения

На объектах с автоматикой несколько потребителей могут включиться почти одновременно после восстановления питания. Такой сценарий нужно учитывать отдельно.

Как снизить пусковую нагрузку

Не всегда нужно сразу выбирать генератор в несколько раз мощнее рабочей нагрузки. Иногда пиковую нагрузку можно уменьшить за счет правильной схемы работы.

• Запускать оборудование по очереди

Сначала можно включить освещение и автоматику, затем холодильники и вентиляцию, а самые тяжелые потребители — насосы и компрессоры — запускать отдельно.

Это снижает вероятность одновременного пикового скачка.

• Использовать плавный пуск

Устройство плавного пуска помогает двигателю разгоняться постепенно и снижает нагрузку на генератор.

Такое решение часто используют для насосов, вентиляции и других двигателей с тяжелым запуском.

• Использовать частотный преобразователь

Частотный преобразователь позволяет управлять разгоном двигателя и уменьшать стартовый ток.

При этом генератор должен быть правильно подобран для работы с преобразователем, поскольку тот создает сложную нелинейную нагрузку.

• Разделить приоритетные и второстепенные нагрузки

Не все оборудование должно работать во время отключения городской сети.

Разделение нагрузок позволяет оставить на резервном питании только критически важные системы и уменьшить требуемую мощность генератора.

Какой резерв мощности предусмотреть

Единого процента запаса, который подходит для всех объектов, не существует.

Его величина зависит от:

·        режима работы генератора — резервного или постоянного;

·        состава и характера нагрузки;

·        количества двигателей;

·        способа их запуска;

·        допустимой просадки напряжения;

·        переходных характеристик генератора;

·        планируемого расширения объекта.

Слишком маленький резерв может привести к перегрузке и отключению станции.

Брать генератор с огромным запасом тоже не всегда разумно. Длительная работа дизельного генератора при слишком низкой загрузке может ухудшать состояние двигателя. Поэтому станцию подбирают не просто «побольше», а под реальный профиль нагрузки объекта.

Частые ошибки при подборе генератора

• Учитывать только рабочую мощность

Генератор должен выдерживать не только обычное потребление оборудования, но и кратковременный скачок при запуске двигателей.

• Забывать про фоновую нагрузку

Во время запуска насоса или компрессора на объекте уже могут работать освещение, холодильники, кассы, автоматика и другая техника. Их мощность тоже входит в расчет.

• Складывать все пусковые токи подряд

Если оборудование запускается по очереди, суммировать пусковые мощности всех двигателей не нужно.

Правильнее определить самый тяжелый реальный сценарий запуска.

• Использовать усредненные коэффициенты как точные значения

Коэффициенты 3, 4 или 5 могут использоваться для предварительной оценки, но фактический пуск зависит от конкретного двигателя, механической нагрузки и способа запуска.

• Игнорировать фазность

Даже при достаточной общей мощности неправильное распределение однофазных потребителей по фазам может вызвать перекос, просадку напряжения и нестабильную работу генератора.

Что подготовить перед подбором генератора

Чтобы инженер мог точнее рассчитать мощность станции, желательно подготовить:

·        список оборудования, которое должно работать от генератора;

·        рабочую мощность каждого прибора;

·        напряжение и фазность;

·        данные о пусковом токе или способе запуска двигателей;

·        информацию о том, какие приборы могут запускаться одновременно;

·        перечень чувствительного оборудования;

·        режим работы генератора — резервный или постоянный;

·        способ запуска станции — вручную или автоматически через АВР.

Чем точнее исходные данные, тем ниже риск выбрать слабый генератор, который не выдержит запуск оборудования, или слишком мощную станцию, за которую придется переплатить. Вместо того чтобы подбирать генератор по усредненным коэффициентам, доверьте аудит нагрузок инженерам ADD GROUP. Мы изучим оборудование и сценарии его работы, при необходимости проведем инструментальные замеры пусковой нагрузки и подберем станцию, которая выдержит запуск техники без критической просадки напряжения и отключения по защите.