Kontynuacja serii o zakładzie stolarskim (poradniki transformatora i kompensacji). Sprężarka śrubowa zasilająca sprężonym powietrzem całą halę: silnik 22 kW, 400 V Δ, IE3, 4-biegunowy, cosφ = 0,84, η = 93%, rozruch gwiazda–trójkąt. Na tym przykładzie widać błąd, który przy pomiarach w zakładach spotyka się bardzo często: przekaźnik termiczny nastawiony na prąd z tabliczki.
Krok 1 — prądy, które trzeba znać
- Prąd znamionowy: In = 22 000 / (√3 · 400 · 0,84 · 0,93) = 40,6 A
- Prąd rozruchowy przy rozruchu bezpośrednim (Ir/In ≈ 7): ok. 285 A
- Przy połączeniu w gwiazdę napięcie na uzwojeniu spada √3 razy, a prąd pobierany z sieci i moment — 3 razy: ok. 95 A i 1/3 momentu rozruchowego. Sprężarka startuje odciążona (zawór ssący zamknięty), więc 1/3 momentu wystarcza.
Krok 2 — gdzie stoi przekaźnik termiczny i na ile go nastawić
W klasycznym układzie Y/Δ przekaźnik termiczny montuje się za stycznikiem sieciowym K1, w torze prądów fazowych uzwojeń — a nie w linii zasilającej. Płynie przez niego prąd uzwojenia, czyli w trójkącie In / √3:
Inastawy = 0,58 · In = 0,58 · 40,6 = 23,5 A
Nastawa 40,6 A (z tabliczki) w tym miejscu oznacza, że przekaźnik zadziała dopiero przy przeciążeniu uzwojeń o ponad 70% — czyli praktycznie nigdy. Silnik jest wtedy chroniony tylko „na papierze”. Jeżeli przekaźnik stoi w linii zasilającej (przed rozdziałem na K2/K3), nastawia się go na In, ale wtedy nie chroni silnika w czasie pracy w gwieździe — dlatego ten wariant stosuje się rzadziej.
Krok 3 — styczniki
| Stycznik | Funkcja | Prąd | Dobór AC-3 |
|---|
| K1 | sieciowy | 0,58 · In = 23,5 A | 25 A |
| K2 | trójkąt | 0,58 · In = 23,5 A | 25 A |
| K3 | gwiazda | 0,33 · In = 13,5 A | 18 A |
Czas przełączenia Y → Δ ustawia się tak, by silnik w gwieździe osiągnął ok. 90–95% prędkości (dla sprężarki zwykle 5–10 s). Zbyt wczesne przełączenie daje udar prądu bliski rozruchowi bezpośredniemu, a przerwa beznapięciowa między K3 a K2 powinna być krótka (ok. 50 ms) — przekaźnik czasowy Y/Δ ma ją wbudowaną.
Krok 4 — zabezpieczenie zwarciowe i przewody
Przekaźnik termiczny nie wyłącza zwarć. W linii zasilającej stosujemy bezpieczniki aM 50 A (charakterystyka silnikowa, wytrzymuje rozruch) albo gG 63 A, zgodnie z tabelą koordynacji producenta styczników i przekaźnika (koordynacja typu 2 — po zwarciu styczniki nadają się do dalszej pracy). Do silnika idą dwa przewody (U1-V1-W1 i W2-U2-V2), każdy obciążony prądem fazowym 23,5 A — przekrój dobieramy na ten prąd z uwzględnieniem sposobu ułożenia, ale sprawdzamy też, czy jest chroniony zwarciowo przez bezpieczniki linii (warunek I2t przewodu).
Krok 5 — ochrona przed pracą niepełnofazową i liczba rozruchów
- Przekaźnik termiczny z czułością na zanik fazy (mechanizm różnicowy) — przy przepaleniu jednego bezpiecznika silnik pracujący dalej na dwóch fazach przegrzewa się w kilka minut.
- Sprężarka w trybie load/unload ogranicza liczbę rozruchów; sterownik nie powinien dopuszczać więcej niż ok. 6 rozruchów na godzinę dla silnika tej wielkości.
- Alternatywa dla Y/Δ: softstart (płynny rozruch bez udaru przełączenia) lub falownik — gdy sprężarka ma regulować wydajność, a nie tylko pracować załącz/wyłącz.
🔧 Z praktyki pomiarowej
W szafach sterowniczych sprężarek, wentylatorów i pomp z rozruchem Y/Δ przekaźnik nastawiony na prąd z tabliczki zamiast 0,58 · In to jeden z najczęstszych błędów, jakie widuję. Sprężarka pracuje latami, aż do pierwszej awarii zaworu czy łożyska — wtedy silnik spala się, a przekaźnik nie zadziała. Przy przeglądzie warto zmierzyć cęgami prąd w przewodzie do silnika za K1 i porównać z nastawą: przy pełnym obciążeniu powinien być bliski nastawie, a nie wynosić 60% jej wartości.
Nastawy i dobór aparatów z tego przykładu sprawdzisz w kalkulatorze powyżej. Parametry silnika z tabliczki (In, moment, poślizg) policzysz w kalkulatorze silnika elektrycznego. Porównanie DOL, Y/Δ i softstartu: Jak dobrać zabezpieczenia silnika — DOL, Y/Δ i softstart.