Станция для мастерской: трёхфазные станки, пусковые токи и что выдержит инвертор

Пусковой ток асинхронного станка в 5–7 раз выше рабочего, и в мастерской с сетевой станцией это не проблема: пусковой ток берёт сеть. Но если станки питаются от гибридного инвертора или резервной схемы, при прямом пуске двигателя 4 кВт инвертору нужно выдержать около 35 кВА на несколько секунд, а при плавном пуске или частотнике — в 2–4 раза меньше. Поэтому в мастерской пуск станков решают не мощностью станции, а способом запуска.

Что делает пусковой ток

У асинхронного двигателя в момент пуска ротор неподвижен и работает как закороченная обмотка трансформатора: ток резко возрастает. Типичная кратность пускового тока к номинальному — от 5 до 7 для двигателей общего применения (точное значение указано в паспорте двигателя, это порядок величины). Длится такой ток доли секунды или секунды, пока двигатель разгоняется, но именно он определяет, выдержит ли пуск источник питания.

Для сети с запасом мощности пуск станка не событие: ток на мгновение вырастает и падает. А для инвертора, у которого мощность ограничена, это самая тяжёлая нагрузка. Как это выглядит на примере насоса, показано в статье про пусковые токи и гибридный инвертор; здесь разбираем трёхфазную мастерскую.

Сетевая станция: пуск берёт сеть

Сетевой инвертор работает параллельно с сетью и подаёт в неё то, что вырабатывают панели. Когда запускается станок, ток необходимый для пуска поступает от сети, а не от инвертора, поэтому станция не «проседает» и не отключается. Для мастерской без требований к резервному питанию это самый простой и дешёвый вариант: станция вытесняет часть потребления днём, а пуски станков остаются заботой сети.

Нюанс только один: пик мощности по вводу по-прежнему определяется станками, и при двухставочном тарифе он может повлиять на плату за мощность. Читайте об этом в материале о заявленной мощности. А допустимая мощность вводного автомата рассматривается отдельно: разрешённая мощность ввода.

Гибрид и резерв: инвертор несёт пик

Если мастерская должна работать при отключении сети или станки подключены к выходу резервной нагрузки гибридного инвертора, пусковой ток обеспечивает инвертор с батареей. У инверторов есть номинальная мощность и кратковременная перегрузка: обычно в течение нескольких секунд допускается 1,5–2-кратная, но точное значение и время указаны в паспорте модели, и опираться нужно на них. Если пусковая мощность превышает возможности, инвертор уходит в защиту или отключается.

Расчёт для трёх станков

Возьмём столярную мастерскую: циркулярная пила 3 кВт, рейсмусовый станок 4 кВт, вытяжка (аспирация) 1,5 кВт, напряжение 380/400 В. Принимаем КПД двигателя 0,85 и cos φ 0,8, типичные для двигателей такой мощности значения (точные — по паспорту). Номинальный ток считаем по формуле I = P ÷ (√3 × U × η × cos φ), где √3 × 400 × 0,85 × 0,8 ≈ 471.

Станок	Мощность на валу	Номинальный ток	Пусковой ток при 6-кратном пуске	Полная мощность при пуске
Циркулярная пила	3 кВт	3 000 ÷ 471 ≈ 6,4 А	38 А	√3 × 400 × 38 ≈ 26,5 кВА
Рейсмус	4 кВт	4 000 ÷ 471 ≈ 8,5 А	51 А	≈ 35 кВА
Аспирация	1,5 кВт	1 500 ÷ 471 ≈ 3,2 А	19 А	≈ 13 кВА

При одновременной работе всех трёх станков потребляемая электрическая мощность составляет около 8,5 ÷ 0,85 = 10 кВт, а полная мощность около 12,5 кВА. Это нагрузка, которую инвертор выдерживает постоянно. Но пуск рейсмуса с прямым включением потребует около 35 кВА, почти втрое выше, и если параллельно работают другие станки, ещё больше. Инвертор 10–15 кВт такого пуска может не выдержать, а подбирать его на 35 кВА ради нескольких секунд экономически бессмысленно.

Как снизить пусковой ток

Ниже — те же 4 кВт рейсмуса с разными способами запуска (кратности ориентировочные).

Способ пуска	Кратность тока	Пусковой ток	Полная мощность при пуске	Комментарий
Прямой пуск	6	51 А	≈ 35 кВА	самый простой, самый тяжёлый для инвертора
Звезда-треугольник	≈ 2	17 А	≈ 12 кВА	при переключении возможен всплеск; нужна схема на станке
Устройство плавного пуска	2–3	17–25 А	12–18 кВА	ограничивает ток при разгоне
Частотный преобразователь	1–1,5	8,5–13 А	6–9 кВА	плавно регулирует скорость, самый мягкий пуск

С частотником мастерская может стоять на гибридном инверторе 10–15 кВт без запаса в разы. Дополнительно частотник даёт регулировку оборотов, но для него нужна совместимость со станком и правильная настройка, поэтому его ставит специалист. Подбор инвертора под нагрузки — в материале как подобрать мощность инвертора, а готовые модели — в разделе гибридные инверторы.

Перекос фаз и однофазные нагрузки

В мастерской, кроме станков, всегда есть однофазные потребители: освещение, розетки для ручного инструмента, зарядные устройства, компрессор. Они загружают фазы неравномерно, и если инвертор трёхфазный, нужно проверить в паспорте, допускается ли несимметричная нагрузка и в каких пределах: у разных моделей это разное. Как станция ведёт себя при перекосе, объясняет статья про перекос фаз; выбор между трёхфазным и однофазным инвертором — в материалах для дома и про схемы станции. Реальный объект, мебельный цех со станцией 43,9 кВт, описан в кейсе «Промышленная СЭС для мебельного цеха в Солигорске».

Какая станция нужна мастерской

Мастерская чаще всего работает днём, в будни, и это хорошо для солнечной станции. Пусть среднее потребление за рабочий день 6 кВт × 8 часов = 48 кВт·ч. Станция 10 кВт в Минске даёт в июне 44,8 кВт·ч в сутки (134,3 × 10 ÷ 30), в декабре 6,2 кВт·ч, за год около 10 120 кВт·ч. В июне она почти полностью покрывает дневной расход, зимой даёт малую долю, но вся выработка потребляется. Если мастерская при этом не нуждается в резерве, достаточно сетевого инвертора, а пуски станков решает сеть.

Прикинуть мощность для небольшого производства поможет страница решений для бизнеса, а расчёт защитных аппаратов и кабеля — тренажёр кабеля и защиты.

Частые вопросы

Выдержит ли сетевой инвертор запуск станка?

Да, потому что пусковой ток берётся из сети. Инвертор вырабатывает только то, что дают панели, и пуск станка на его работу не влияет.

Что будет, если пуск превысит возможности гибридного инвертора?

Инвертор отключит выход с ошибкой перегрузки, станок не запустится или остановится. Для станков в резервной схеме нужен плавный пуск или частотник, либо инвертор большей мощности.

Можно ли запускать станки от батареи без инвертора?

Асинхронные двигатели 380 В питаются переменным током, поэтому инвертор нужен. Отдельные станки на постоянном токе встречаются, но для промышленных станков это не типично.

Нужен ли отдельный инвертор для станков?

Иногда разумно: один инвертор на станки, другой на свет и розетки. Тогда пуски не просаживают освещение. Но это усложняет схему, и решение принимают по нагрузкам.