Jak dobrać sterownik, falownik? Poradnik

Biorąc pod uwagę bardzo duże ilości kierowanych do nas zapytań dotyczących poprawności doboru naszych falowników do pomp pozwalam sobie na kilka wskazówek, które pozwolą uniknąć problemów eksploatacyjnych związanych z niedopasowaniem sterownika do silnika pompy. Zgodnie z sugestiami nie będę tu zawierał żadnych wzorów ani też wyliczeń aby w przystępny sposób dotrzeć do właściwego efektu końcowego.

Kryteria wyboru falownika

Dwa główne kryteria doboru to:

• moc silnika wyrażana jako kW - kilowatogodzina
• prąd znamionowy wyrażany jako A - ampery

Każdy nasz sterownik ma w nazwie moc „porównawczą” zawartą w swoim oznaczeniu – np. 3.3.40 oznacza zasilanie trzema fazami z sieci energetycznej (pierwsza cyfra), przeznaczenie dla silnika trójfazowego (druga cyfra) oraz moc „porównawczą” wyrażoną jako liczba bez przecinka (w tym przypadku 40 oznacza 4,0 kW) służącą jako podstawowe kryterium doboru, bez uwzględniania dodatkowego zapotrzebowania na prąd.

Prąd znamionowy – to nic innego jak zapotrzebowanie silnika na prąd w trakcie pracy pod pełnym obciążeniem i na maksymalnych przewidzianych dla niego obrotach wyrażone w amperach. Na ten element doboru należy zwrócić uwagę szczególną przy doborze ze względu na znaczne różnice w zapotrzebowaniu na prąd uzależnione od producenta silnika, wynikające z jakości wykonania oraz materiałów, z których został wyprodukowany silnik. Również jakość materiałów użytych do produkcji elementów hydraulicznych będzie miała pewien wpływ na zapotrzebowanie na prąd. Wytwarzanie oporów mechanicznych będzie powodowało zwiększone zapotrzebowanie (przeciążenie będzie mechaniczne, ale sterownik wyświetli komunikat o przeciążeniu elektrycznym). 

Co wpływa na zapotrzebowanie na prąd ?  

1. Z całą pewnością największy wpływ ma wspomniana jakość silnika – tu wykładnią powinien być odczyt z tabliczki znamionowej określający prąd znamionowy silnika lub wynik pomiaru wykonanego miernikiem prądu w trakcie pracy silnika podłączonego bezpośrednio do sieci elektrycznej.
2. Jakość zasilania elektrycznego – sprawność sieci energetycznej – w tym przypadku temat zasługuje na szersze omówienie. Przykład: Silnik o mocy 13 kW ze wskazaniem na tabliczce znamionowej trzech wartości zapotrzebowania na prąd, i tak przy napięciu 380V – 28,7 A, przy napięciu 400 V – 27,6 A oraz 415 V – 26,6 A. Można by sobie zadać pytanie z czego to wynika ? Ano właśnie z jakości zasilania energetycznego. Moc transformatora zasilającego określoną grupę odbiorców ma ściśle określoną granicę zapewniania określonej ilości prądu dla tych odbiorców. Jeżeli ilość pobieranego prądu przekracza „obsługiwaną” moc transformatora to pierwszym objawem zjawiska temu towarzyszącego jest spadek napięcia w sieci elektrycznej u odbiorcy. Taki spadek napięcia widoczny jest czasem jako zjawisko „przygasającej żarówki” ale urządzenia typu silniki w sytuacjach gdy napięcie w sieci jest niższe od znamionowego generują większe zapotrzebowanie na prąd. Jak widać z podanego typu silnika rozbieżność zapotrzebowania jest dosyć spora bo wynosi blisko 10% a przecież wzrośnie przy jeszcze większym spadku napięcia. Jeżeli w takiej sytuacji silnik jest zasilany poprzez sterownik to najprawdopodobniej zadziała jego układ zabezpieczenia przed przeciążeniem. Ciekawe zjawisko zostało zaobserwowane na jednym z gęsto zabudowanych osiedli Gorzowa Wlkp. W ciągu dnia napięcie w sieci trójfazowej jest zbliżone do 440 V zaś po godzinie 23.00 spada do 375 V a czasem i niżej. Ze względu na zainstalowany tam sterownik do pompy udało nam się zwrócić uwagę na jego przyczyny. W ostatnim czasie zostało na tym osiedlu zainstalowanych bardzo dużo rozwiązań opartych o „prosumencką fotowoltaikę”. Aby posiadacz instalacji fotowoltaicznej mógł sprzedać swój prąd musi on wytworzyć napięcie na swoim falowniku fotowoltaicznym przewyższające napięcie aktualnie panujące w sieci energetycznej, bo inaczej ten prąd nie zostanie „przekazany”. Wszystkie firmy montujące układy fotowoltaiki „podkręcają” do maksimum napięcie wyjściowe z falownika i dzięki temu napięcie u wielu pobliskich odbiorców jest bardzo wysokie w ciągu dnia. W godzinach nocnych, gdy spada produkcja prądu „osiedlowego” ujawnia się słabość transformatora zasilającego osiedle. U naszego klienta, który w godzinach nocnych podlewał swój ogród objawiało się to wyłączaniem sterownika, gdyż był on dobrany do silnika pompy bez uwzględnienia rezerw, jako że dobór miał miejsce za dnia. Problem został rozwiązany przez wymianę sterownika na model o wyższym punkcie granicznym obsługiwanego prądu, czyli tak jakby do pompy o większej mocy.
3. Rodzaj użytego i wykorzystywanego kabla zasilającego – dostępnych jest wiele źródeł wskazujących jakiego typu kable należy stosować do pomp a szczególnie pomp głębinowych.
4. Długość kabla i jego przekrój – podobnie jak w poprzednim przypadku wielu producentów podpowiada tabelami przekroje kabli zasilających w zależności od długości.
5. Opory mechaniczne – w największej mierze zależą od jakości produktu
6. Opory hydrauliczne – jakość materiałów z których wykonana jest instalacja wodna decyduje o wielkości oporów i wynikających z tego tytułu strat.
7. Jakość wykonanych połączeń elektrycznych – należy do minimum ograniczyć ilość puszek z wszelkiego typu złączami. Najlepsze połączenie to lutowanie przewodów i ich izolowanie. Wszelkie złącza śrubowe, zaciskowe, Wago itd. to kłopoty, które wcześniej czy później się objawią jeżeli nie będą miały prawidłowego nadzoru elektrycznego. Często po znacznym czasie eksploatacji sterownika z pompą ujawniają się niewłaściwie lub prowizorycznie wykonane połączenia elektryczne. Wzrasta wtedy zapotrzebowanie na prąd, pompa zostaje odłączona i pojawiają się komunikaty o przeciążeniu falownika.

Jeżeli zsumujemy wszystkie kryteria wpływające na zapotrzebowanie na ilość prądu niezbędnego do poprawnej pracy silnika pompy to wtedy otrzymamy wartość wyrażoną w amperach, jaka powinna być uwzględniona jako maksymalna w wybranym sterowniku. 

Jednak ze względu na to, że nie jest możliwe uwzględnienie wszelkich wskazanych przyczyn w postaci zapotrzebowania na dodatkowy prąd przez odbiornik jakim jest silnik pompy, to zalecamy - w dużym uproszczeniu – wybierać falownik wyższego rzędu do pompy niższego rzędu. Dla przykładu pompa z silnikiem 1,5 kW powinna być obsługiwana przez sterownik o mocy 2,2 kW. Rezerwa jaka pozostaje do wykorzystania pokryje wszelkie ułomności na jakie napotka sterownik w swojej pracy. Oczywiście działać poprawnie będzie tylko wtedy, gdy nie będzie to szczególny przypadek wykorzystania sterownika – np. zasilanie pompy przez kabel o długości np. 250 m.

ZOBACZ NASZE PORADNIKI

Falownik zamiast zbiornika hydroforowego?

Czym się różni pompa głębinowa z hydroforem od urządzenia z falownikiem?