Drie fasen motorstroom begrenzen

Hallo,

Op mijn draaibank is een 400 volt motor gemonteerd die onbelast aanloopt. De belasting wordt ingeschakeld d.m.v. een handbediende mechanische koppeling. De motor draait dus continu en de aandrijving van de spil geschiedt via deze koppeling en een tandwielkast voor de verschillende spilsnelheden. Het vermogen van de motor is ongeveer 10 kW (typeplaatje slecht leesbaar). Nu is de situatie zo dat wanneer ik de bank instel op een toerental hoger dan 900 tpm, en dan de koppeling (snel) inschakel, de zekeringen van 25 A in mijn meterkast sneuvelen. Om dit probleem op te lossen zat ik te denken aan een aanloopstroombegrenzer, maar ik vraag mij af of dit gaat werken bij een motor die al onbelast draait en dan belast wordt. Kan iemand mij hier uitsluitsel over geven of een betere oplossing geven om deze piekstromen te voorkomen. Ik zou graag mijn draaibank ook op de hogere toerentallen kunnen gebruiken.
Ik vermoed dat een frequentieregelaar hierbij ook diensten zou kunnen bewijzen, maar die zijn voor dit soort vermogens nogal kostbaar.

BVD
Metalro

1) trager zekeringen zijn een mogelijkheid, maar dan kan de achterliggende zekering er misschien uit vliegen.

2) meer vliegwiel op je 10 kW motor zodat je een mechanische batterij maakt waaruit je vermogen kan putten om het inschakelkoppel te overwinnen.

3) een frequentie sturing en daarmee je draaibank belasting zachtjes laten aanlopen, dat zal ook wel werken. Probleem is dan misschien de eerste inschakelpiek van de frequentiesturing.

4) misschien een 7.5 kW motor in plaats van een 10 kW motor, die neemt ook een lagere stroom op.

5) waarom geen driefazig condensator parallel met je motor schakelen. Deze gaat een stuk reactieve stroom leveren die niet meer door je zekeringen uit moeten.

6) uit de categorie der lapmiddelen, drie smoorspoelen in de voeding van de motor zetten, die laten de spanning die de motor krijgt een beetje zakken, hetgeen al voldoende kan zijn.

Bedankt voor je reactie,

Optie 1 lijkt me niet de oplossing idd vanwege de belasting van de hoofdzekeringen. Verzwaren naar 35 amp kan maar scheelt nogal in de vastrechtkosten.
Optie 2 is een hoop gedoe, moet dan een vliegwiel op de ventilatorkant van de motor gaan fabrieken. Plus dat je dan waarschijnlijk bij het aanzetten van de motor hetzelfde probleem krijgt.
Optie 3 valt af vanwege de kosten van een frequentieregelaar.
Optie 4 had ik ook al eens overwogen maar vind het jammer van verlies aan vermogen en bovendien moet ik dan een andere motor aanschaffen. Zoiets heb ik niet op de plank liggen.
Blijft over optie 5 of 6.
Nooit geweten dat er driefasige condensators bestaan. Wat voor condensator zou ik daar dan voor nodig hebben en wat kost zoiets ongeveer?
Smoorspoelen zou misschien financieel een aantrekkelijke optie kunnen zijn maar ook dan zou ik niet weten wat ik precies nodig heb. En waarom noem je dit een lapmiddel? Levert dit ook vermogensverlies op vanwege de lagere spanning? Lijkt mij haast wel want anders zou de stroom omhoog moeten gaan om hetzelfde vermogen te handhaven? (P = VxI) en dan zou de zekering nog eerder sneuvelen lijkt mij.

Toeternietoe

Dubbelgeïsoleerd

Laat optie 5 ook maar vallen.
Dat helpt te weinig.

Daar waar een schakeling rookt, vloeit de meeste stroom (1e hoofdwet van Toeternietoe)

Sterdriehoekschakelaar?
Eerst zet je hem in ster en laat hem aanlopen. Dan gooi je de koppeling erin en daarna zet je hem in driehoek.
Motortype/spanning moet er wel geschikt voor zijn.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl

Als ster driehoek niet gaat kun je tijdens aanloop drie stukken ijzerdraad in serie zetten en daarna met een schakelaar overbruggen.

O[ptie 5 en 6 zijn denk ik zeker net zo duur als een frequentie regelaar en 2de hands zijn ze niet zo duur.

https://www.marktplaats.nl/a/hobby-en-vrije-tijd/elektronica-component…

Normaal hoort een 10kW motor achter een 35A zekering en is 25A net te licht.

[Bericht gewijzigd door benleentje op 2 maart 2021 00:13:15 (13%)]

Ster-driehoek gaat niet werken. Niet praktisch omdat je op een draaibank vaak veelvuldig de bank aan en uit zet d.m.v. de koppeling. Dan moet je elke keer die schakelaar ook twee keer omzetten. En bij bijvoorbeeld draadsnijden moet je soms ook nog in een fractie van een seconde de draairichting omkeren. Dat gaat niet lukken als je ook nog de ster-driehoekschakelaar snel om moet zetten.

Rest dus eigenlijk allleen de smoorspoeloptie. Kan iemand mij vertellen wat voor spoelen ik dan moet gebruiken en hoe ik die aan moet sluiten? Ben geen elektroman, maar met een schema en en als ik maar weet wat ik kopen moet kom ik een heel eind denk ik.

GJ_

Moderator

Ik ken zo even geen 10kW motoren, wel 11kW motoren, hoewel die bij directe inschakeling achter een 40A zekering horen. Bij een sterdriehoek of softstarter gebruik je 25A.
Zodoende is het waarschijnlijker dat het een 7,5kW motor is.

Het verschil bij een FO is een nieuwprijs van onder de 1000 euro of er over.

[Bericht gewijzigd door GJ_ op 2 maart 2021 07:31:55 (15%)]

Draadsnijden doe je toch op de lage snelheid, alleen ster driehoek in de hoge snelheid zou kunnen.
Doe je omkeren elektrisch of ook met de/een koppeling?

Als ik dit zo lees, is niet het aanlopen van de motor het probleem maar de koppeling. Je kunt dit vergelijken met een auto waarmee je in de derde versnelling wil wegrijden. Alleen zwaarder afzekeren of een slipkoppeling zijn de mogelijkheden.

De spanning is te snijden, welke mes moet ik daarvoor gebruiken?
EricP

mét CE

Aanloop stroom begrenzen... die apparaten die dat doen, doen precies dat: de aanloopstroom begrenzen. Doorgaans iets met een weerstand in serie die na korte tijd overbrugd wordt (of een variatie op dat thema). Daar heb je dus niks meer aan als het motortje eenmaal draait.

Naast zorgen dat die koppeling minder ruig in komt (mechanische oplossing), een stuk vliegwiel monteren (alweer een mechanische oplossing), is verzwaren van de zekeringen een mogelijkheid (daar moet wat er voor en wat er achter zit dan wel de ruimte voor hebben uiteraard). Daarnaast zou je wat met een FO kunnen doen om de stroom te beperken. Het is uiteraard wel misbruik en je zult het ding zo moeten configureren dat-ie gedurende de tijd dat die piek duurt niet in de stress schiet.

De knutseloplossing is natuurlijk elke keer de motor stil zetten, koppelen, op laten komen - aangenomen dat daar al iets van een regeling voor is en dat die dat trekt. Het werkt natuurlijk niet fijn...

mvdk

Golden Member

Mijn ouders hadden een bakkerijtje, de zwaarste machine daar was een deegkneder met een motor van 3pk. Er stond geen aanduiding in kW op het plaatje. Er stonden nog wat machines, soms draaide er het één en ander gelijktijdig. De groepen van het woonhuis, (op dezelfde aansluiting) hadden 10A patroontjes. Aansluiting was 3x20A op het oude 220V net. Het was voortdurend opletten. Toen ik bij het bedrijf ging werken, ben ik een beetje gaan bedelen voor 3x35 DII patronen. De aansluitkabel was wel een beetje dun, maar het is al die jaren goed gegaan.
Kortom, ik herken het probleem.

de koppeling vervangen door een versleten exemplaar....

zo zorg je voor een koppelbegrenzing, en de onderliggende vermogensbegrenzing.

Op 2 maart 2021 10:35:46 schreef Hunebedbouwer:
Als ik dit zo lees, is niet het aanlopen van de motor het probleem maar de koppeling. Je kunt dit vergelijken met een auto waarmee je in de derde versnelling wil wegrijden. Alleen zwaarder afzekeren of een slipkoppeling zijn de mogelijkheden.

+1

Wat voor koppeling is het? Misschien zou de koppeling gesmeerd moeten zijn en is het vet/de olie op of verouderd. Is het een nieuw probleem of voorbestaand?

Op 2 maart 2021 12:57:51 schreef verstrooid_profke:
de koppeling vervangen door een versleten exemplaar....

Dat lijkt me niet de beste oplossing. Het zou dan kunnen dat je dan in plaats van op frictiemateriaal op de popnagels loopt te schuren, en dan slijt je gewoon sneller het vliegwiel door.

Hypothetische berekening

Stel de motor van de draaibank heeft volgende kenmerken :
xx asvermogen xxxx P = 7.5 kW (10Hp)
xx spanningxxxxxxx U = 400/690 V D/Y
xx arbeidsfactor xx cos fi = 0.8
xx rendement xxxxx η = 0.9

Geschakeld in driehoek en onder vollast neemt de motor volgende stroom op:
xx P = I x U x 1.73 x cos fi x η
of
xx I = P / (U x 1.73 x cos fi x η) xxxxxxxx (7500 / (400 x 1.73 x 0.8 x 0.9) = 15.0)
xx I = 15.0A

Deze opgenomen stroom van 15.0A vloeit door de voedingsleiding en de zekeringen.

Deze stroom kan ontbonden worden in twee componenten.
Een deel dat in phase is met de voedingsspanning Iactief en een deel dat 90° verschoven is Ireactief
Vermits de cos fi gelijk is aan 0.8 wordt de sin fi gelijk aan 0.6.

De actieve stroom wordt dan 15.0 x 0.8 = 12.0 A
De reactieve stroom wordt dan 15.0 x 0.6 = 9.0 A

Het reactief vermogen dat de motor uit het net haalt (en dus ook door de voedingsleiding en zekering loopt)
is dan gelijk aan:
xx Preactief = I x U x 1.73 xxxxxxxx (9.0 x 400 x 1.73 = 6.2 kVAr)
xx Preactief = 6.2 kVAr

Zowel het actief vermogen (7.5 kW) als het reactief vermogen (6.2 kVAr) wordt uit het net opgenomen en vloeit door de zekeringen en de voedingskabel.

Het is echter niet noodzakelijk dat het reactief vermogen door het net geleverd wordt. We kunnen dit ook zelf opwekken door een condensator voor de motor te schakelen. Als we uit een condensator 6.2 kVAr aan reactief vermogen halen, moet het net enkel nog het actief vermogen (7.5 kW) leveren. De opgenomen stroom daalt hierdoor van 15.0 A naar 12.0 A

Drie bedrijfscondensatoren (werkspanning 450V !) die in driehoek geschakeld zijn, kunnen hiervoor gebruikt worden.
De vraag is welke condensatoren geschikt zijn om 6.2 kVAr aan reactief vermogen te leveren.

Vermits de condensatoren in driehoek staan is de spanning over de condensatoren 400V en gaat iedere condensator 58% van de reactieve stroom leveren.
xx (1 / 1.73 = 0.58 = 58 %)

De wet van Ohm toegepast op een (ideale) condensator geeft
xx U = I x Z
xx U = I / ωC
xx U = I / (2 x π x freq x C)

Hieruit volgt dat
xx C = I / (2 x π x freq x U) xxxxxxxx (0.58 x 9.0 / (2 x 3.1415 x 50 x 400) = 41.5 E-6)
xx C = 41.5 µF

Hiervoor zouden dan 3 stuks 40 µF / 450V gebruikt kunnen worden.

Onderstaande schakeling kan gebruikt worden.

In het zwart zijn de stromen aangegeven zonder gebruik te maken van de condensator.
In het rood de stromen met de condensator in dienst.
Tussen haakjes staat voor de deelstreep de actieve stroom component
En achter de deelstreep de reactieve stroom component.
Onder voorbehoud van rekenfouten.

mvdk

Golden Member

Hiervoor zouden dan 3 stuks 40 µF / 450V gebruikt kunnen worden.

Wat kosten zulke condensatoren?

Vind het wel de mooiste oplossing..

geschatte kostprijs : 20 EUR per stuk

https://benl.rs-online.com/web/p/polypropylene-film-capacitors/3778863…

er zijn nog vele andere leveranciers.

@benleentje,
zowel in nullast als in vollast blijft dat reactief vermogen nodig.
Dat is eigenlijk de stroom die ervoor zorgt dat je in een motor elektrische energie in magnetische energie en terug in mechanische energie kan omzetten.

De vraag zal natuurlijk zijn of de 12A ipv 15A laag genoeg is om TS zijn automaten ingeschakeld te houden.
Dat zal eerder een kwestie van proberen zijn.

[Bericht gewijzigd door pamwikkeling op 2 maart 2021 17:09:15 (87%)]

Dat valt heel erg mee. Ik had het idee dat er veel meer capaciteit nodig zou zijn en ook ook heel duur.

Echter die 15A was niet het probleem het probleem zit hem in het omschakelen van nullast naar vollast, wat doen de condensatoren daar nog voor bijdrage en moet je daarvoor nog meer capaciteit bijschakelen?

Kijk, hier kan ik iets mee denk ik. Voor die zes tientjes aan condensatoren lijkt het me de moeite waard om het te proberen. Nog een vraagje, wat betreft de plaats van de condensatoren. De schakelkast van de bank zit helemaal links op de machine en de motor aan de rechterkant. Het makkelijkst en mooiste zou zijn om de condensatoren in de schakelkast te plaatsen. Ik neem aan dat de afstand tot de motor van ongeveer 3 meter kabel geen invloed heeft op de werking van het geheel.?
Overigens heb ik geen automaten, doch lekker ouderwetse smeltpatronen. Zal voor de zekerheid wat extra in huis halen voor het testen.

Bedankt pamwikkeling.