Способы электического подключения погружных насосов

Следующие указания относятся к погружным насосам с радиальными и полурадиальными рабочими колесами. эксплуатации погружных насосов с осевыми рабочими колесами здесь не учитываются. Поскольку  пусковой  ток  электродвигателя погружного насоса нередко в 4 – 7 раз выше тока полной нагрузки, сеть электроснабжения и электродвигатель на короткое время подвергаются существенной пиковой нагрузке. 

Во многих странах для защиты электрической сети существуют рекомендации по снижению пусковых токов. Ниже описаны следующие способы их снижения:

• DOL — прямое включение
• SD — включение методом«звезда-треугольник»
• АF— пусковой трансформатор
• SS— плавный пуск
• FC — преобразователь частоты 

Перед выбором метода снижения пусковых токов необходимо тщательно проверить области применения, технические требования и местные предписания и нормы. 

Метод прямого включения насоса — DOL

 При пуске методом DOL, контактор или аналогичные устройства подключаются к сети напрямую. При прочих постоянных параметрах пуск методом DOL является тем способом пуска, при котором в электродвигателе  возникает  минимальное  количество тепла и тем самым у электродвигателей мощностью  до 30 кВт  обеспечивается  максимальный срок службы. Однако у электродвигателей большей мощности механическая нагрузка настолько велика, что рекомендует снижать токи.

Метод включения насоса «звезда-треугольник» — SD

 Наиболее  часто  применяемым  методом  снижения пусковых токов является пуск электродвигателя способом «звезда-треугольник». Во время пуска электродвигатель включен способом «звезда», а после окончания пуска переключается на «треугольник». Такое  переключение  производится  автоматически через заданный временной интервал. При пуске в положении «звезда» ток на треть ниже, чем при пуске путем прямого включения. Такой метод относительно дешев, прост и надежен, поэтому применяется довольно часто. 

Для насосов с малым моментом инерции, например погружных, пуск по методу «звезда-треугольник» не очень эффективен и даже не экономичен. Дело в том, что диаметр погружных насосов и их приводных электродвигателей невелик. Поэтому масса рабочего колеса насоса мала, вследствие чего мал и момент инерции. В результате погружным насосам для разгона от 0 до 2900 мин-¹ требуется всего лишь 0,1 с. Это означает также, что насос при отключении тока сразу же останавливается. 

Сравнение пусковых токов, возникающих при прямом включении и при включении по методу «звезда-треугольник», показывает на первом этапе заметное уменьшение величины тока. При переключении со звезды на треугольник насос быстро останавливается и во второй раз должен пускаться напрямую.  

Несколько подругому складывается ситуация у центробежных насосов, имеющих больший диаметр и большую массу и обладающих, соответственно, большим  моментом  инерции.  У  электродвигателей мощностью свыше30 кВт при пуске методом «звезда-треугольник» можно достигнуть значительного снижения второго пика тока. Следует указать, что слишком долгая эксплуатация электродвигателя в режиме«звезды» приводит к его значительному перегреву и, следовательно, сокращает срок службы. 

Системы, содержащие погружные скважинные насосы с электродвигателями, включаемыми по методу SD, часто бывают дороже, чем другие аналогичные установки, поскольку в этом случае для электродвигателя требуется два соединительных кабеля(вместо обычно необходимого одного). 

Метод включения электродвигателя насоса через пусковой трансформатор — AF

 При этом методе пуска напряжение снижается с помощью трансформаторов (обычно двух), по одному на каждую фазу. Этот метод называют также методом Корндорфа. Трансформаторы часто имеют два сетевых выхода: один на 75% и другой на 60%. При использовании 60%-ного выхода происходит снижение пускового тока, как при пуске по методу «звезда-треугольник». 

При пуске электродвигатель получает сначала пониженное напряжение, а затем полное. При переключении обмотки  трансформатора подключены как дроссельные катушки. Это означает, что электродвигатель все время остается связанным с сетью и частота вращения электродвигателя не снижается.  

Пусковые  трансформаторы  относительно  дороги, но очень надежны. Естественно, пусковой ток определяется характеристиками электродвигателя и насоса и в зависимости от их типоразмеров может значительно колебаться. 

Плавный пуск электродвигателя насоса — SS

 Устройство  для  плавного  пуска  электродвигателя насоса представляет собой электронный прибор, снижающий напряжение и, соответственно, пусковой ток путем  фазового управления.  Электронный  прибор содержит  регулировочный  блок,  где  настраиваются рабочие и защитные параметры, и силовой блок с симметричным триодным тиристором (триак).  

Пусковой ток ограничен, как правило, величиной, в 2 – 3 раза превышающей рабочий ток. При  сохранении  прочих  параметров  выключение электродвигателя по этому методу также дает снижение начального пускового момента. Наличие инерции в процессе пуска может привести к значительному теплообразованию в электродвигателе и тем самым к снижению его срока службы. Однако эта проблема при коротком времени ускорения/замедления, например в течение трех секунд, не имеет практического значения. Это утверждение относится также к пуску электродвигателей по методам SD (включение через«звезду-треугольник») и AF (включение через пусковой трансформатор). 

В том случае, если требуется особенно высокий пусковой момент, пусковое напряжение можно повысить на 55%. Однако при нормальных условиях эксплуатации для электродвигателей, которыми оснащаются насосы, этого не требуется. 

При плавном пуске электродвигателя его выключатель обеспечивает подачу тока несинусоидальной формы и в определенной мере создает высшие гармоники. В связи с очень короткими периодами ускорения/торможения с практической точки зрения это не находит большого применения. 

Выключатель плавного пуска рекомендуется устанавливать вместе с обходным контактором с тем, чтобы электродвигатель в процессе эксплуатации работал в режиме DOL. Таким образом, в процессе эксплуатации электродвигателя с прибором для плавного  пуска  уменьшается его износ и потери мощности. 

Пуск насоса с помощью преобразователя частоты— FC

 Пуск электродвигателя насоса с помощью преобразователя частоты представляет собой идеальный вариант пуска с точки зрения уменьшения пускового тока, а также в этом случае не создается скачок давления в системе.

Преимущество этого метода состоит в том, что пусковой ток все время удерживают на уровне номинального тока электродвигателя. Это означает, что число требуемых в течение часа включений и отключений может быть установлено любым. Из всех вышеописанных способов пуска электродвигателей пускc помощью преобразователя частоты является наиболее дорогим, поэтому его используют лишь в том случае, если в течение какого-либо определенного интервала времени необходимо плавное регулирование мощности электродвигателя.