Električna instalacija u kompresorskim sistemima

Izbor pravog motora za kompresor je od suštinskog značaja kako bi se obezbedilo da sistem radi na svom najefikasnijem i najefikasnijem nivou.

Ovim se svodi na minimum rizik od mehaničkog kvara i sprečavaju skupe popravke i zastoji. Što duže motor traje i radi, više se novca štedi.

Kada je u pitanju rad vazdušnih kompresora, obično se koriste trofazni kavezni indukcioni motori. Motori niskog napona su idealni za snagu do 450-500 kW, dok su visokonaponski motori bolji za veću snagu.

Motor se obično hladi ventilatorom i izabran za rad na temperaturama do 40°C i nadmorskoj visini od 1000m. Neki proizvođači nude standardne motore s maksimalnom izdrživom temperaturom okoline od 46°C. Prilikom dimenzionisanja kompresorskih instalacija na većim nadmorskim visinama ili višim temperaturama, izlaz mora biti smanjen.

Motor se obično montira na prirubnicu i direktno povezuje s kompresorom. Brzina je prilagođena tipu kompresora, ali u praksi samo 2-polni ili 4-polni motori s odgovarajućim brzinama od 3.000 obrtaja/minuti. Određuje se i nazivna snaga motora (pri 1.500 o/min).

Upotreba predimenzionisanog motora može dovesti do:

• većih troškova, 

• nepotrebno visoka startna struja, 

• potrebe za većim osiguračima, 

• niskog faktora snage, 

• i smanjenog nivoa efikasnosti. 

S druge strane, upotreba motora koji je premale snage za instalaciju može dovesti do:

• preopterećenja
• i rizika od kvarova.

Usklađivanje snage motora sa zahtevima kompresora pomaže prilikom izbegavanja potencijalnih problema i osigurava da motor radi najbolje. Ovo je dobro i za motor i za kompresor jer im pomaže da traju duže i rade efikasnije.

Klasa zaštite motora je mera koliko dobro motor može da izdrži prašinu i vodu. Klasa zaštite motora je regulisana standardima.

Važno je napomenuti da otvoreni motori nisu idealni za upotrebu sa kompresorima, jer ne pružaju adekvatnu zaštitu od prašine i vode. Na primer, IP23 motor će moći da izdrži samo prskanje vode ili finu maglu, ali ne i potpuno uranjanje u tečnost.

Dizajn otporan na prašinu i vodeni mlaz (IP55) je poželjniji u odnosu na otvorene motore (IP23), koji mogu zahtevati redovno rastavljanje i čišćenje.

U drugim slučajevima, naslage prašine u mašini će na kraju dovesti do pregrevanja, što će rezultirati skraćenim radnim vekom. Pošto kućište kompresora takođe štiti od prašine i vode, može se koristiti i klasa zaštite ispod IP55.

Prilikom odabira motora važno je uzeti u obzir i metod pokretanja. Za zvezda/trougao start, motor se pokreće samo sa trećinom svog normalnog startnog momenta, tako da  poređenje krivih obrtnog momenta motora i kompresora da se osigura pravilno pokretanje kompresora.

Najčešći načini pokretanja su direktan start, zvezda/trougao start i meki start.

• Direktno pokretanje je jednostavno, ali ima veliku startnu struju i obrtni moment koji može oštetiti motor.
• zvezda/trougao start ograničava startnu struju i sastoji se od tri kontaktora, zaštite od preopterećenja i tajmera koji prebacuje motor sa zvezde na trougao.
• Meki start je metoda postepenog pokretanja koja koristi poluprovodničke prekidače da ograniči početnu struju.

Direktno pokretanje je jednostavno i zahteva samo kontaktor i zaštitu od preopterećenja. Nedostatak koji ga karakteriše je visoka startna struja, koja je 6-10 puta veća od nazivne struje motora, i njegov veliki startni moment, koji može, na primer, oštetiti vratila i spojnice.

Zvezda/trougao pokretanje se koristi za ograničavanje startne struje. Starter se sastoji od tri kontaktora, zaštite od preopterećenja i tajmera.

Motor se pokreće sa zvezdastom vezom i nakon podešenog vremena (kada brzina dostigne 90% nominalne brzine), tajmer prebacuje kontaktore tako da je motor trougao, što je režim rada.

Zvezda/trougao pokretanje smanjuje startnu struju na približno 1/3 u poređenju sa direktnim pokretanjem. Međutim, u isto vreme, početni obrtni moment takođe pada na 1/3.

Relativno mali početni obrtni moment znači da opterećenje motora treba da bude malo tokom faze pokretanja, tako da motor praktično dostigne svoju nominalnu brzinu pre nego što pređe na trougaoni priključak.

Ako je brzina preniska, pri prelasku na trougaonu vezu će se generisati struja/vrhunac obrtnog momenta kao kod direktnog pokretanja.

Meki start (ili postepeni start), koji može biti alternativna metoda pokretanja zvezda/trougao, je starter sastavljen od poluprovodnika (IGBT prekidači za napajanje) umesto mehaničkih kontaktora. Početak je postepen i početna struja je ograničena na približno tri puta veću od nazivne struje.

Starteri za direktno pokretanje i zvezda/trougao start su, u većini slučajeva, integrisani u kompresor.

Za veliko kompresorsko postrojenje, jedinice se mogu postaviti odvojeno u razvodni uređaj, zbog:

• prostornih zahteva,
• razvoj toplote
• i pristupa prilikom servisiranja.

(Pogledajte više informacija o tome kako da stvorite optimalne uslove za rad u svojoj kompresorskoj prostoriji.)

Imajte na umu da se starter za meki start obično postavlja odvojeno, pored kompresora, zbog toplotnog zračenja. Ali može biti integrisan u paket kompresora, pod uslovom da je sistem za hlađenje pravilno obezbeđen. Visokonaponski kompresori uvek imaju svoju startnu opremu u posebnom električnom ormanu.

Kablovi moraju, prema odredbama standarda, „biti tako dimenzionisani da tokom normalnog rada ne budu izloženi previsokim temperaturama i da ne budu termički ili mehanički oštećeni električnim kratkim spojem”.

Da biste izabrali prave kablove za posao, morate uzeti u obzir:

• opterećenje,
• dozvoljeni pad napona,
• način rutiranja (na polici, zidu itd.)
• i temperaturu okolne sredine.

Kada koristite motore, potrebne su vam dve vrste zaštite. Zaštita od kratkog spoja, poput osigurača, koja se koristi za sprečavanje opasnih električnih kratkih spojeva. Zaštita od preopterećenja, koja je obično zaštita motora uključena u starter, aktivira i blokira starter ako struja pređe određeni nivo. Ovo štiti motor i njegove kablove.

Zaštita od kratkog spoja štiti starter, zaštitu od preopterećenja i kablove. Da biste izabrali pravu veličinu kabla, možete pogledati IEC 60364-5-52.

Ali postoji još jedan važan faktor: „uslov spoticanja“. To znači da instalacija treba da bude dizajnirana tako da se brzo i bezbedno prekine ako dođe do kratkog spoja. Da biste bili sigurni da je uslov ispunjen, morate uzeti u obzir dužinu kabla, poprečni presek i zaštitu od kratkog spoja.

Zaštita od kratkog spoja postavlja se na jednu od polaznih tačaka kablova i može uključivati osigurače ili prekidač. Bilo koja opcija pruža odgovarajući nivo zaštite, s obzirom da je rešenje koje izaberete ispravno usklađeno sa sistemom.

Osigurači bolje rade za velike struje kratkog spoja, ali ne stvaraju potpuno izolovane prekide i imaju duga vremena isključenja za male kvarove. Prekidači stvaraju brz i potpuno izolovani prekid, čak i za male kvarove, ali zahtevaju više planiranja. Dimenzionisanje zaštite od kratkog spoja zavisi od očekivanog opterećenja i ograničenja starterske jedinice.

Za zaštitu od kratkog spoja startera, pogledajte IEC (Međunarodna elektrotehnička komisija) standard 60947-4-1 Tip 1 i Tip 2.

Izbor tipa 1 ili tipa 2 zasniva se na tome kako će kratki spoj uticati na starter.

Tip 1: „… u uslovima kratkog spoja, kontaktor ili starter ne smeju da prouzrokuju opasnost za ljude ili instalaciju i možda neće biti pogodni za dalji servis bez popravke i zamene delova.“

Tip 2: „… u uslovima kratkog spoja, kontaktor ili starter ne smeju da prouzrokuju opasnost za ljude ili instalaciju i biće pogodni za dalju upotrebu. Prepoznat je rizik od lakog zavarivanja kontaktora, u kom slučaju će proizvođač navesti održavanje Mere …"

Elektromotori troše i aktivnu snagu (koja se pretvara u mehanički rad) i reaktivnu snagu (koja magnetizuje motor). Reaktivna snaga opterećuje kablove i transformator. Faktor snage, cos φ, određuje odnos između ova dva, obično je između 0,7 i 0,9, pri čemu manji motori imaju nižu vrednost.

Faktor snage možete podići na gotovo 1 generisanjem reaktivne snage direktno od strane mašine pomoću kondenzatora. To znači da ne morate da crpite toliko reaktivne snage iz mreže. Ovo se radi kako bi se izbegle dodatne naknade od dobavljača struje za povlačenje reaktivne snage preko unapred određenog nivoa. Takođe pomaže da se skine deo opterećenja sa transformatora i kablova koji se često koriste.

Uzimajući ove faktore u obzir, možete stvoriti pravilno funkcionialni električni sistem koji obezbeđuje maksimalne performanse i životni vek vašeg kompresora.

Saznajte više o procesu instaliranja kompresorskog sistema u nastavku.