Технический паспорт калькулятора
Автор: Воробьёв Александр Владимирович · Редакция 4.0.0 · Проверено 26.09.2026
Методика расчёта пускового тока асинхронного двигателя и подбора характеристики автоматического выключателя
Методика определяет номинальный ток трёхфазного асинхронного двигателя по мощности на валу, линейному напряжению, коэффициенту мощности и КПД, затем вычисляет пусковой ток с учётом кратности по исполнению двигателя и множителя выбранного способа пуска. Коэффициент мощности и КПД принимаются либо по таблицам 1 и 2 ГОСТ 31605-2012 для заданной мощности и числа полюсов, либо задаются вручную по паспорту двигателя. Кратность пускового тока принимается по таблице пусковых характеристик ГОСТ 31606-2012: для исполнения N от 5,0 до 7,0, для исполнения H от 4,0 до 6,0; для расчёта используется верхняя граница как консервативная оценка. Множитель способа пуска учитывает снижение пускового тока при пуске переключением «звезда — треугольник», через устройство плавного пуска или от преобразователя частоты. На заключительном шаге подбирается номинальный ток автоматического выключателя по ряду предпочтительных номиналов и характеристика B, C или D по условию, что наибольший пусковой ток, отнесённый к номинальному току аппарата, не превышает нижнюю границу диапазона мгновенного расцепления электромагнитного расцепителя по таблице 2 ГОСТ Р 50345-2010.
Основные формулы
-
Номинальный ток двигателя:
I_ном = P × 1000 / (√3 × U × cos φ × η)
Номинальный ток трёхфазного асинхронного двигателя определяется по мощности на валу P в киловаттах, линейному напряжению U в вольтах, коэффициенту мощности cos φ и КПД η, выраженному в долях единицы. Коэффициент √3 учитывает переход от фазных величин к линейным. В режиме по таблицам стандарта значения cos φ и η принимаются по таблицам 1 и 2 ГОСТ 31605-2012 для заданных мощности и числа полюсов; в ручном режиме они задаются по паспорту двигателя. -
Пусковой ток двигателя:
I_пуск = I_ном × k_пуск × k_метод
Наибольший пусковой ток получается умножением номинального тока на верхнюю границу кратности пускового тока k_пуск для исполнения двигателя и на множитель способа пуска k_метод. Кратность для исполнения N составляет от 5,0 до 7,0, для исполнения H — от 4,0 до 6,0. Множитель способа пуска равен 1,0 при прямом пуске, 0,33 при переключении «звезда — треугольник», 0,45 при пуске через устройство плавного пуска и 0,2 при пуске от преобразователя частоты. Наименьший пусковой ток определяется по нижней границе кратности. -
Множитель способа пуска:
k_метод = f(способ пуска)
Множитель способа пуска показывает, во сколько раз снижается пусковой ток относительно прямого пуска. Прямой пуск от сети не снижает ток, переключение «звезда — треугольник» уменьшает его примерно втрое, устройство плавного пуска ограничивает на уровне 45%, преобразователь частоты — 20%. Значения относятся к справочным данным и подлежат проверке по документации изготовителя пусковой аппаратуры. -
Номинальный ток защитного аппарата:
I_н.авт ≥ I_ном
Номинальный ток автоматического выключателя выбирается как ближайшее большее значение ряда предпочтительных номиналов, не меньшее расчётного номинального тока двигателя. Ряд содержит номиналы 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100 и 125 А. Если номинальный ток двигателя превышает наибольший номинал ряда, подбор считается ориентировочным и требует аппарата промышленного ряда. -
Подбор характеристики автоматического выключателя:
I_пуск / I_н.авт ≤ k_расц
Характеристика автоматического выключателя подбирается по условию, что наибольший пусковой ток, отнесённый к номинальному току аппарата, не превышает нижнюю границу диапазона мгновенного расцепления электромагнитного расцепителя. Для типа B нижняя граница равна 3 I_н, для типа C — 5 I_н, для типа D — 10 I_н. Из характеристик выбирается первая по возрастанию диапазона, удовлетворяющая условию. Если задана конкретная характеристика, выполняется её проверка.
Пошаговая инструкция
- Выберите способ определения параметров: по таблицам 1 и 2 ГОСТ 31605-2012 или вручную по паспорту двигателя.
- Укажите мощность на валу двигателя и число полюсов; при ручном режиме дополнительно задайте коэффициент мощности и КПД.
- Определите коэффициент мощности и КПД: в табличном режиме они принимаются для заданных мощности и числа полюсов, вне диапазона таблиц — с зажимом по краю диапазона.
- Рассчитайте номинальный ток двигателя по формуле I_ном = P × 1000 / (√3 × U × cos φ × η).
- Выберите исполнение двигателя: N с кратностью пускового тока 5,0…7,0 или H с кратностью 4,0…6,0.
- Выберите способ пуска и определите множитель метода: прямой пуск 1,0; «звезда — треугольник» 0,33; устройство плавного пуска 0,45; преобразователь частоты 0,2.
- Рассчитайте наибольший и наименьший пусковой ток по формуле I_пуск = I_ном × k_пуск × k_метод.
- Подберите номинальный ток автоматического выключателя как ближайший больший номинал ряда, не меньший номинального тока двигателя.
- Определите требуемую кратность пускового тока к номинальному току аппарата и сравните её с нижними границами мгновенного расцепления характеристик B, C и D.
- Проверьте, что выбранная характеристика обеспечивает пуск без ложного срабатывания, и учтите запас по кратности расцепления.
Ограничения
- Не рассчитывается динамика процесса пуска: время разгона, характер изменения тока и момента во времени, момент на валу в начальный период пуска.
- Не учитывается просадка напряжения в сети при пуске, зависящая от мощности источника питания и сопротивления питающей линии.
- Не проверяется допустимость прямого пуска по условиям сети: расчёт даёт пусковой ток, но не сопоставляет его с мощностью питающего трансформатора и требованиями к отклонению напряжения.
- Не рассчитывается нагрев обмоток при повторно-кратковременных пусках: тепловой режим зависит от числа пусков в час, длительности пуска и системы охлаждения двигателя.
- Не подбирается сечение проводника по пусковому току: сечение выбирается по длительно допустимому току, а не по кратковременному пусковому.
- Не описывается работа конкретных устройств плавного пуска и преобразователей частоты: множитель способа пуска является ориентировочным и не отражает настройки аппарата.
Допущения
- Коэффициент мощности и КПД приняты для номинального режима работы двигателя: таблицы 1 и 2 ГОСТ 31605-2012 приведены для номинальной нагрузки и не отражают работу при частичной загрузке.
- Кратность пускового тока принята по верхней границе диапазона стандарта для консервативной оценки пускового тока: стандарт задаёт диапазон, а не точечное значение, поэтому фактический пусковой ток конкретного двигателя может быть ниже расчётного.
- Расчёт относится к двигателю, питаемому от сети синусоидального напряжения номинальной частоты; форма напряжения и тока принята синусоидальной, высшие гармоники не учитываются.
- Множитель способа пуска применён ко всем составляющим пускового тока пропорционально: предполагается, что способ пуска снижает пусковой ток во столько же раз, во сколько он снижает ток в цепи статора.
- Номинальный ток защитного аппарата выбран по расчётному номинальному току двигателя без учёта поправочных коэффициентов на условия прокладки и температуру среды, которые влияют на длительно допустимый ток проводника, а не на пусковой ток.
Особые случаи
- Мощность выходит за пределы таблиц стандарта (например, 500 кВт при числе полюсов 2p = 4): Значения коэффициента мощности и КПД зажимаются по краю диапазона столбца таблицы, что сохраняет монотонность расчёта. Статус исходных параметров принимает значение «Мощность вне нормированного диапазона таблиц», а соответствующая проверка получает уровень warning: результат является ориентировочным, поскольку справочные значения относятся к границе табличного диапазона, а не к фактической мощности.
- Для заданного сочетания мощности и числа полюсов таблица не приводит значений (например, 4 кВт при 2p = 10): Калькулятор завершает расчёт с ошибкой валидации и сообщает, что для указанной мощности и числа полюсов справочный коэффициент мощности и КПД отсутствуют. В табличном режиме подстановка произвольных значений вместо отсутствующих не выполняется, поскольку это создало бы несуществующую норму.
- Задана конкретная характеристика автоматического выключателя (B, C или D) вместо автоматического подбора: Выполняется проверка установленного аппарата: требуемая кратность пускового тока сравнивается с нижней границей мгновенного расцепления заданной характеристики. При недостаточной характеристике статус принимает значение «Характеристика не обеспечивает пуск» с уровнем danger, а проверка получает уровень error.
- Номинальный ток двигателя превышает наибольший номинал ряда автоматических выключателей: Кратность пускового тока относится к наибольшему номиналу ряда 125 А, статус аппарата принимает значение «Номинал выше ряда автоматических выключателей» с уровнем warning, а проверка сообщает о необходимости аппарата промышленного ряда. Результат помечается как ориентировочный.
- Пуск от преобразователя частоты даёт пусковой ток ниже номинального тока двигателя: При множителе способа 0,2 и кратности 7 произведение равно 1,4, поэтому пусковой ток остаётся выше номинального. Если бы произведение оказалось меньше единицы, расчёт всё равно выполнился бы: ограничение пускового тока ниже номинального физически означает работу преобразователя в режиме ограничения тока, и результат следует сопоставлять с настройками устройства.
Графики и визуализация
Наглядное представление зависимости параметров:
Столбчатая диаграмма показывает, как способ пуска снижает наибольший пусковой ток одного и того же двигателя мощностью 15 кВт с числом полюсов 2p = 4 при неизменном номинальном токе 30,484 А. Прямой пуск даёт 213,391 А, пуск «звезда — треугольник» — 70,419 А, пуск через устройство плавного пуска — 96,026 А, пуск от преобразователя частоты — 42,678 А. Диаграмма наглядно показывает, что выбор способа пуска влияет на пусковой ток сильнее, чем подбор характеристик защитного аппарата.
Параметры: Мощность на валу двигателя = 15, Число полюсов = 2p = 4, Линейное напряжение питания = 380, Исполнение двигателя = N — нормальные пусковые характеристики, Способ определения параметров = По таблицам ГОСТ 31605-2012
Линейный график показывает зависимость наибольшего пускового тока от мощности двигателя с числом полюсов 2p = 4 при прямом пуске и табличных значениях коэффициента мощности и КПД по таблицам 1 и 2 ГОСТ 31605-2012. Кривая возрастает нелинейно, поскольку с ростом мощности увеличивается и КПД, и коэффициент мощности, поэтому номинальный ток растёт медленнее мощности. График позволяет ориентировочно оценить ожидаемый пусковой ток при выборе защитного аппарата для двигателя промежуточной мощности.
Параметры: Число полюсов = 2p = 4, Способ пуска = Прямой пуск от сети, Исполнение двигателя = N — нормальные пусковые характеристики, Способ определения параметров = По таблицам ГОСТ 31605-2012, Линейное напряжение питания = 380
Сравнение материалов
| Параметр | Прямой пуск от сети | Пуск «звезда — треугольник» | Устройство плавного пуска | Преобразователь частоты | Снижение пускового тока при одном двигателе |
|---|---|---|---|---|---|
| Основа таблицы | Справочные данные по способам пуска; кратность пускового тока по ГОСТ 31606-2012 | Справочные данные по способам пуска; кратность пускового тока по ГОСТ 31606-2012 | Справочные данные по способам пуска; кратность пускового тока по ГОСТ 31606-2012 | Справочные данные по способам пуска; кратность пускового тока по ГОСТ 31606-2012 | Расчёт по движку калькулятора для двигателя 15 кВт с числом полюсов 2p = 4, номинальный ток 30,484 А |
| Диапазон | Множитель пускового тока 1,0 — пусковой ток не снижается относительно кратности двигателя | Множитель пускового тока 0,33 — снижение примерно втрое относительно прямого пуска | Множитель пускового тока 0,45 — ограничение на уровне 45% от тока прямого пуска | Множитель пускового тока 0,2 — наименьшее снижение среди всех способов пуска | Наибольший пусковой ток от 42,678 до 213,391 А в зависимости от способа пуска |
| Применение | Приводы небольшой мощности, механизмы с лёгким пуском, двигатели, включаемые редко | Приводы средней мощности с лёгким пуском, двигатели с шестью выводами обмоток, работающие в треугольнике | Приводы насосов и вентиляторов, механизмы, требующие плавного нарастания момента и защиты от гидравлического удара | Приводы с регулированием частоты вращения, механизмы с переменной нагрузкой, системы с требованиями энергосбережения | Сравнение способов пуска одного и того же двигателя при неизменных параметрах сети и номинальном токе |
| Преимущества | Простота схемы, минимальная стоимость, отсутствие дополнительной аппаратуры, максимальный пусковой момент | Простое и недорогое решение, заметное снижение пускового тока, широкое распространение и доступность аппаратуры | Плавное нарастание напряжения и момента, настраиваемое ограничение тока, снижение динамических нагрузок на механизм | Наиболее мягкий пуск, регулирование частоты вращения в рабочем режиме, снижение пускового тока до 20% от прямого | Показывает, что способ пуска влияет на пусковой ток сильнее, чем подбор характеристики защитного аппарата |
| Типичное применение | Насосы малой мощности, вентиляторы, деревообрабатывающие станки, бытовое оборудование | Вентиляторы, компрессоры с разгрузкой при пуске, насосы, конвейеры с лёгким пуском | Насосные станции, системы вентиляции, компрессоры, конвейеры с регулируемым разгоном | Насосы и вентиляторы с регулируемой подачей, конвейеры, технологические линии, приводы с частотным регулированием | Выбор способа пуска при проектировании привода и проверке условий срабатывания защиты |
| Срок службы | Определяется ресурсом контакторов и пусковой аппаратуры, испытывающей полный пусковой ток | Сокращается из-за переходного процесса переключения, сопровождающегося повторным броском тока и момента | Определяется ресурсом полупроводниковых элементов устройства и условиями охлаждения шкафа | Определяется ресурсом конденсаторов звена постоянного тока и полупроводниковых модулей, требует обслуживания | Сопоставление относится к режиму пуска, а не к сроку службы двигателя |
| Характеристики | Пусковой ток достигает семикратного номинального, что вызывает просадку напряжения и требует аппарата с грубым расцепителем | Снижает пусковой момент тоже примерно втрое, что делает способ непригодным для приводов с тяжёлым пуском | Ограничение тока задаётся настройкой устройства, поэтому фактический пусковой ток зависит от его конфигурации | Формирует напряжение и ток двигателя, поэтому пусковой ток задаётся настройкой ограничения, а не свойствами сети | Прямой пуск 213,391 А; «звезда — треугольник» 70,419 А; плавный пуск 96,026 А; преобразователь частоты 42,678 А |
| Примечание | Прямой пуск применяется, когда мощность двигателя невелика по сравнению с мощностью питающей сети, а механизм допускает резкий бросок момента. Множитель метода равен 1,0. Для двигателя 15 кВт с числом полюсов 2p = 4 наибольший пусковой ток составляет 213,391 А при номинальном токе 30,484 А, что требует характеристики D и исключает применение аппаратов B и C. | Способ требует, чтобы обмотки двигателя были рассчитаны на соединение в треугольник при линейном напряжении сети. Для того же двигателя 15 кВт наибольший пусковой ток снижается с 213,391 до 70,419 А, а требуемая кратность — с 6,668 до 2,201, что позволяет применить характеристику B вместо D. | Устройство плавного пуска управляет только процессом разгона и после его завершения шунтируется контактором, поэтому избыточное тепло в нём не выделяется. Для двигателя 22 кВт с числом полюсов 2p = 4 номинальный ток равен 43,969 А, а наибольший пусковой ток при множителе 0,45 составляет 138,504 А при кратности к номинальному току двигателя 3,15. | Преобразователь частоты обеспечивает самое существенное ограничение пускового тока, поскольку разгон начинается с нулевой частоты и ток поддерживается на заданном уровне. Для двигателя 30 кВт с числом полюсов 2p = 4 номинальный ток равен 58,605 А, а наибольший пусковой ток при множителе 0,2 составляет 82,047 А при кратности 1,4, что позволяет применить характеристику B с большим запасом. | Сравнение выполнено для одного двигателя мощностью 15 кВт с числом полюсов 2p = 4 при напряжении 380 В, исполнении N и табличных значениях коэффициента мощности 0,84 и КПД 89%. Номинальный ток во всех случаях одинаков и равен 30,484 А, поскольку определяется параметрами двигателя, а не способом пуска. Наибольший пусковой ток изменяется от 213,391 А при прямом пуске до 42,678 А при пуске от преобразователя частоты — пятикратное различие, достигаемое только выбором способа пуска. |
Примеры расчёта
Пример 1: Двигатель 15 кВт, 4 полюса, прямой пуск
Входные данные:
- Способ определения параметров: По таблицам ГОСТ 31605-2012
- Мощность на валу двигателя: 15
- Число полюсов: 2p = 4
- Линейное напряжение питания: 380
- КПД двигателя:
- Коэффициент мощности:
- Исполнение двигателя: N — нормальные пусковые характеристики
- Способ пуска: Прямой пуск от сети
- Характеристика автоматического выключателя: Подобрать автоматически
Результат:
- Использованный коэффициент мощности: 0.84
- Использованный КПД: 89
- Номинальный ток двигателя: 30.484
- Множитель способа пуска: 1
- Нижняя граница кратности пускового тока: 5
- Верхняя граница кратности пускового тока: 7
- Кратность пускового тока к номинальному: 7
- Наименьший пусковой ток: 152.422
- Наибольший пусковой ток: 213.391
- Номинальный ток защитного аппарата: 32
- Характеристика автоматического выключателя: D — расцепление 10–20 I_н
- Требуемая кратность пускового тока к аппарату: 6.668
- Нижняя граница мгновенного расцепления: 10
- Запас по кратности расцепления: 3.332
Разбор: Наиболее распространённый случай: двигатель общего назначения с нормальными пусковыми характеристиками, включаемый прямым пуском от сети 380 В. По таблицам 1 и 2 ГОСТ 31605-2012 коэффициент мощности равен 0,84, КПД равен 89%. Номинальный ток определён по формуле I_ном = P × 1000 / (√3 × U × cos φ × η) и равен 30.484 А; множитель способа пуска равен 1, поэтому наибольший пусковой ток составил 213.391 А при кратности 7 от номинального тока двигателя. Требуемая кратность 6,668 превышает нижнюю границу расцепления типа C, равную 5 I_н, поэтому автоматически подобрана характеристика D с нижней границей 10 I_н и запасом 3,332 I_н. Прямой пуск отмечен предупреждением: пусковой ток не снижается.
Пример 2: Двигатель 15 кВт, 4 полюса, пуск «звезда — треугольник»
Входные данные:
- Способ определения параметров: По таблицам ГОСТ 31605-2012
- Мощность на валу двигателя: 15
- Число полюсов: 2p = 4
- Линейное напряжение питания: 380
- КПД двигателя:
- Коэффициент мощности:
- Исполнение двигателя: N — нормальные пусковые характеристики
- Способ пуска: Переключение «звезда — треугольник»
- Характеристика автоматического выключателя: Подобрать автоматически
Результат:
- Использованный коэффициент мощности: 0.84
- Использованный КПД: 89
- Номинальный ток двигателя: 30.484
- Множитель способа пуска: 0.33
- Нижняя граница кратности пускового тока: 5
- Верхняя граница кратности пускового тока: 7
- Кратность пускового тока к номинальному: 2.31
- Наименьший пусковой ток: 50.299
- Наибольший пусковой ток: 70.419
- Номинальный ток защитного аппарата: 32
- Характеристика автоматического выключателя: B — расцепление 3–5 I_н
- Требуемая кратность пускового тока к аппарату: 2.201
- Нижняя граница мгновенного расцепления: 3
- Запас по кратности расцепления: 0.799
Разбор: Тот же двигатель, что в примере 1, но пуск выполняется переключением «звезда — треугольник», которое снижает пусковой ток примерно втрое. Номинальный ток не изменяется, поскольку определяется мощностью и параметрами двигателя. Номинальный ток определён по формуле I_ном = P × 1000 / (√3 × U × cos φ × η) и равен 30.484 А; множитель способа пуска равен 0.33, поэтому наибольший пусковой ток составил 70.419 А при кратности 2.31 от номинального тока двигателя. Наибольший пусковой ток снизился с 213,391 до 70,419 А, а требуемая кратность — с 6,668 до 2,201. Этого достаточно для автоматического подбора характеристики B с нижней границей 3 I_н: запас составляет 0,799 I_н. Смена способа пуска позволила применить аппарат с более чувствительным электромагнитным расцепителем.
Пример 3: Двигатель 22 кВт, 4 полюса, пуск через устройство плавного пуска
Входные данные:
- Способ определения параметров: По таблицам ГОСТ 31605-2012
- Мощность на валу двигателя: 22
- Число полюсов: 2p = 4
- Линейное напряжение питания: 380
- КПД двигателя:
- Коэффициент мощности:
- Исполнение двигателя: N — нормальные пусковые характеристики
- Способ пуска: Устройство плавного пуска
- Характеристика автоматического выключателя: Подобрать автоматически
Результат:
- Использованный коэффициент мощности: 0.84
- Использованный КПД: 90.5
- Номинальный ток двигателя: 43.969
- Множитель способа пуска: 0.45
- Нижняя граница кратности пускового тока: 5
- Верхняя граница кратности пускового тока: 7
- Кратность пускового тока к номинальному: 3.15
- Наименьший пусковой ток: 98.931
- Наибольший пусковой ток: 138.504
- Номинальный ток защитного аппарата: 50
- Характеристика автоматического выключателя: B — расцепление 3–5 I_н
- Требуемая кратность пускового тока к аппарату: 2.77
- Нижняя граница мгновенного расцепления: 3
- Запас по кратности расцепления: 0.23
Разбор: Двигатель 22 кВт с числом полюсов 2p = 4 имеет по таблицам стандарта коэффициент мощности 0,84 и КПД 90,5%, что даёт номинальный ток 43,969 А. Пуск выполняется через устройство плавного пуска с множителем 0,45. Номинальный ток определён по формуле I_ном = P × 1000 / (√3 × U × cos φ × η) и равен 43.969 А; множитель способа пуска равен 0.45, поэтому наибольший пусковой ток составил 138.504 А при кратности 3.15 от номинального тока двигателя. Наибольший пусковой ток равен 138,504 А при кратности к номинальному току двигателя 3,15. Защитный аппарат принят равным 50 А, требуемая кратность 2,77 обеспечивается характеристикой B с нижней границей 3 I_н при небольшом запасе 0,23 I_н.
Пример 4: Двигатель 11 кВт, 4 полюса, повышенный пусковой момент
Входные данные:
- Способ определения параметров: По таблицам ГОСТ 31605-2012
- Мощность на валу двигателя: 11
- Число полюсов: 2p = 4
- Линейное напряжение питания: 380
- КПД двигателя:
- Коэффициент мощности:
- Исполнение двигателя: H — повышенный пусковой момент
- Способ пуска: Прямой пуск от сети
- Характеристика автоматического выключателя: Подобрать автоматически
Результат:
- Использованный коэффициент мощности: 0.83
- Использованный КПД: 88
- Номинальный ток двигателя: 22.882
- Множитель способа пуска: 1
- Нижняя граница кратности пускового тока: 4
- Верхняя граница кратности пускового тока: 6
- Кратность пускового тока к номинальному: 6
- Наименьший пусковой ток: 91.527
- Наибольший пусковой ток: 137.29
- Номинальный ток защитного аппарата: 25
- Характеристика автоматического выключателя: D — расцепление 10–20 I_н
- Требуемая кратность пускового тока к аппарату: 5.492
- Нижняя граница мгновенного расцепления: 10
- Запас по кратности расцепления: 4.508
Разбор: Двигатель 11 кВт с числом полюсов 2p = 4 исполнения H применяется для приводов с тяжёлыми условиями пуска. Исполнение H имеет более узкий диапазон кратности пускового тока — от 4,0 до 6,0 — при повышенном пусковом моменте. Номинальный ток определён по формуле I_ном = P × 1000 / (√3 × U × cos φ × η) и равен 22.882 А; множитель способа пуска равен 1, поэтому наибольший пусковой ток составил 137.29 А при кратности 6 от номинального тока двигателя. Номинальный ток равен 22,882 А, наибольший пусковой ток 137,29 А при кратности 6. Защитный аппарат 25 А даёт требуемую кратность 5,492, которая обеспечивается характеристикой D с запасом 4,508 I_н. Прямой пуск сохранён, поскольку исполнение H рассчитано на пуск с полным моментом.
Пример 5: Двигатель 30 кВт, 4 полюса, пуск от преобразователя частоты
Входные данные:
- Способ определения параметров: По таблицам ГОСТ 31605-2012
- Мощность на валу двигателя: 30
- Число полюсов: 2p = 4
- Линейное напряжение питания: 380
- КПД двигателя:
- Коэффициент мощности:
- Исполнение двигателя: N — нормальные пусковые характеристики
- Способ пуска: Преобразователь частоты
- Характеристика автоматического выключателя: Подобрать автоматически
Результат:
- Использованный коэффициент мощности: 0.85
- Использованный КПД: 91.5
- Номинальный ток двигателя: 58.605
- Множитель способа пуска: 0.2
- Нижняя граница кратности пускового тока: 5
- Верхняя граница кратности пускового тока: 7
- Кратность пускового тока к номинальному: 1.4
- Наименьший пусковой ток: 58.605
- Наибольший пусковой ток: 82.047
- Номинальный ток защитного аппарата: 63
- Характеристика автоматического выключателя: B — расцепление 3–5 I_н
- Требуемая кратность пускового тока к аппарату: 1.302
- Нижняя граница мгновенного расцепления: 3
- Запас по кратности расцепления: 1.698
Разбор: Двигатель 30 кВт с числом полюсов 2p = 4 имеет по таблицам стандарта коэффициент мощности 0,85 и КПД 91,5%, что даёт номинальный ток 58,605 А. Пуск выполняется от преобразователя частоты с множителем 0,2 — наименьшим из всех способов. Номинальный ток определён по формуле I_ном = P × 1000 / (√3 × U × cos φ × η) и равен 58.605 А; множитель способа пуска равен 0.2, поэтому наибольший пусковой ток составил 82.047 А при кратности 1.4 от номинального тока двигателя. Наибольший пусковой ток равен 82,047 А при кратности к номинальному току двигателя 1,4. Защитный аппарат принят равным 63 А, требуемая кратность 1,302 с большим запасом обеспечивается характеристикой B с нижней границей 3 I_н. Ограничение пускового тока преобразователем частоты наиболее эффективно.
Пример 6: Двигатель 15 кВт, 4 полюса, проверка аппарата с характеристикой C
Входные данные:
- Способ определения параметров: По таблицам ГОСТ 31605-2012
- Мощность на валу двигателя: 15
- Число полюсов: 2p = 4
- Линейное напряжение питания: 380
- КПД двигателя:
- Коэффициент мощности:
- Исполнение двигателя: N — нормальные пусковые характеристики
- Способ пуска: Прямой пуск от сети
- Характеристика автоматического выключателя: C — расцепление 5–10 I_н
Результат:
- Использованный коэффициент мощности: 0.84
- Использованный КПД: 89
- Номинальный ток двигателя: 30.484
- Множитель способа пуска: 1
- Нижняя граница кратности пускового тока: 5
- Верхняя граница кратности пускового тока: 7
- Кратность пускового тока к номинальному: 7
- Наименьший пусковой ток: 152.422
- Наибольший пусковой ток: 213.391
- Номинальный ток защитного аппарата: 32
- Характеристика автоматического выключателя: C — расцепление 5–10 I_н
- Требуемая кратность пускового тока к аппарату: 6.668
- Нижняя граница мгновенного расцепления: 5
- Запас по кратности расцепления: -1.668
Разбор: Проверяется уже установленный аппарат: для двигателя 15 кВт с числом полюсов 2p = 4 при прямом пуске задана характеристика C вместо автоматического подбора. Исходные данные те же, что в примере 1. Номинальный ток определён по формуле I_ном = P × 1000 / (√3 × U × cos φ × η) и равен 30.484 А; множитель способа пуска равен 1, поэтому наибольший пусковой ток составил 213.391 А при кратности 7 от номинального тока двигателя. Требуемая кратность равна 6,668, а нижняя граница мгновенного расцепления характеристики C составляет 5 I_н, поэтому запас отрицателен и равен −1,668 I_н. Статус принимает значение «Характеристика не обеспечивает пуск» с уровнем danger, а проверка — уровень error: аппарат сработает при пуске, требуется замена на характеристику D. Проверка уровня error: Наибольший пусковой ток 213.391 А составляет 6.668 от номинального тока аппарата 32 А, что превышает нижнюю границу мгновенного расцепления 5 I_н характеристики C. Аппарат сработает при пуске; требуется характеристика с более высоким диапазоном либо снижение пускового тока способом пуска.
Пример расчёта
Исходные данные
- Способ определения параметров: По таблицам ГОСТ 31605-2012
- Мощность на валу двигателя: 15
- Число полюсов: 2p = 4
- Линейное напряжение питания: 380
- КПД двигателя:
- Коэффициент мощности:
- Исполнение двигателя: N — нормальные пусковые характеристики
- Способ пуска: Прямой пуск от сети
- Характеристика автоматического выключателя: Подобрать автоматически
Результат
- Способ определения параметров: По таблицам ГОСТ 31605-2012
- Источник коэффициента мощности и КПД: Приняты по таблицам 1 и 2 ГОСТ 31605-2012
- Число полюсов: 2p = 4
- Использованный коэффициент мощности: 0.84
- Использованный КПД: 89
- Номинальный ток двигателя: 30.484
- Исполнение двигателя: N — нормальные пусковые характеристики
- Способ пуска: Прямой пуск от сети
- Множитель способа пуска: 1
- Нижняя граница кратности пускового тока: 5
- Верхняя граница кратности пускового тока: 7
- Кратность пускового тока к номинальному: 7
- Наименьший пусковой ток: 152.422
- Наибольший пусковой ток: 213.391
- Номинальный ток защитного аппарата: 32
- Наибольший номинал ряда выключателей: 125
- Характеристика автоматического выключателя: D — расцепление 10–20 I_н
- Источник характеристики: Подобрана по кратности пускового тока
- Требуемая кратность пускового тока к аппарату: 6.668
- Нижняя граница мгновенного расцепления: 10
- Запас по кратности расцепления: 3.332
- Статус защитного аппарата: Характеристика подобрана по кратности пуска
- Уровень статуса защитного аппарата: success
- Статус исполнения двигателя: Двигатель с нормальными пусковыми характеристиками (N)
- Уровень статуса исполнения: success
- Статус способа пуска: Прямой пуск: снижение пускового тока не применяется
- Уровень статуса способа пуска: warning
- Статус исходных параметров: Коэффициент мощности и КПД приняты по таблицам стандарта
- Уровень статуса исходных параметров: success
Рекомендации
-
Проверяйте аппарат по пусковому току, а не по номинальному
Автоматический выключатель выбирается по двум условиям: номинальный ток аппарата должен быть не меньше номинального тока двигателя, а электромагнитный расцепитель не должен срабатывать при пуске. Второе условие проверяется отношением наибольшего пускового тока к номинальному току аппарата: для аппарата 32 А при прямом пуске двигателя 15 кВт это отношение равно 6,668, что превышает нижнюю границу расцепления типа C (5 I_н) и типа B (3 I_н), но не превышает границу типа D (10 I_н). Аппарат, выбранный только по номинальному току, будет отключаться при каждом пуске.
Пример: Для двигателя 15 кВт при прямом пуске требуется характеристика D: тип C даёт запас −1,668 I_н и сработает при пуске. -
Снижайте пусковой ток способом пуска, а не грубостью расцепителя
Требуемую кратность пускового тока можно уменьшить двумя путями: применить аппарат с характеристикой D либо снизить сам пусковой ток способом пуска. Первый путь ослабляет защиту от короткого замыкания, поскольку электромагнитный расцепитель типа D срабатывает только при десятикратном токе. Второй путь сохраняет чувствительность защиты: при пуске «звезда — треугольник» требуемая кратность для двигателя 15 кВт падает с 6,668 до 2,201, что позволяет применить характеристику B с нижней границей 3 I_н и запасом 0,799 I_н, обеспечивая одновременно и пуск, и защиту.
Пример: Пуск «звезда — треугольник» снижает пусковой ток 15 кВт с 213,391 до 70,419 А и позволяет заменить характеристику D на B. -
Уточняйте коэффициент мощности и КПД по паспорту двигателя
В табличном режиме коэффициент мощности и КПД принимаются по таблицам 1 и 2 ГОСТ 31605-2012 для заданных мощности и числа полюсов. Табличные значения относятся к номинальному режиму и являются типовыми, тогда как параметры конкретного двигателя могут отличаться на несколько процентов, что напрямую переносится на номинальный ток и пусковой ток. Если паспорт двигателя или протокол испытаний доступны, переключите режим определения параметров на ручной ввод: для двигателя 15 кВт с числом полюсов 2p = 4 паспортные значения 0,86 и 91,8% дают номинальный ток 28,867 А вместо 30,484 А по таблицам.
Пример: Паспортные cos φ = 0,86 и КПД = 91,8% дают номинальный ток 28,867 А вместо 30,484 А по табличным значениям. -
Учитывайте, что кратность пускового тока задана диапазоном
Стандарт устанавливает кратность пускового тока в виде диапазона: 5,0…7,0 для исполнения N и 4,0…6,0 для исполнения H. Калькулятор принимает верхнюю границу для консервативной оценки, при которой аппарат гарантированно не сработает. Если расчёт показывает необходимость аппарата с грубым расцепителем, проверьте фактический пусковой ток по документации изготовителя: если он ближе к нижней границе диапазона, может оказаться достаточной более чувствительная характеристика. Обратите внимание, что ГОСТ 31606-2012 в реестре имеет статус «заменён».
Пример: При нижней границе кратности 5 вместо 7 пусковой ток 15 кВт составил бы 152,422 А вместо 213,391 А. -
Не выбирайте сечение проводника по пусковому току
Пусковой ток действует кратковременно, поэтому сечение проводника выбирается по длительно допустимому току, который нормируется таблицами ПУЭ с учётом материала жилы, способа прокладки и температуры среды. Сечение, выбранное по пусковому току, оказалось бы завышенным в несколько раз без пользы для нагрева проводника. Калькулятор определяет номинальный и пусковой ток двигателя и характеристику защитного аппарата; для выбора сечения используйте калькулятор номинального тока и подбора защиты, где таблицы ПУЭ учтены вместе с условиями прокладки.
Пример: Для двигателя 15 кВт номинальный ток 30,484 А определяет сечение, а не пусковой ток 213,391 А. -
Проверяйте просадку напряжения при пуске отдельным расчётом
Пусковой ток, многократно превышающий номинальный, вызывает кратковременное снижение напряжения в питающей сети. Величина просадки зависит от мощности питающего трансформатора, протяжённости и сечения питающей линии, а также от мощности подключённой нагрузки. Калькулятор не учитывает этот эффект, поскольку работает с номинальным напряжением сети. Для ответственных приводов и двигателей большой мощности выполняйте отдельный расчёт просадки напряжения при пуске: значительное снижение напряжения нарушает работу других потребителей и затрудняет разгон двигателя.
Пример: Пусковой ток 213,391 А при прямом пуске создаёт существенно большую просадку, чем 70,419 А при пуске «звезда — треугольник». -
Согласовывайте исполнение двигателя с условиями пуска
Исполнение N с кратностью пускового тока 5,0…7,0 подходит для приводов с лёгкими условиями пуска, где пусковой момент не критичен. Исполнение H с кратностью 4,0…6,0 предназначено для приводов с тяжёлыми условиями пуска: увеличенное активное сопротивление ротора повышает пусковой момент до 1,0…2,0 номинального, а пусковой ток при этом оказывается ниже. Для двигателя 11 кВт с числом полюсов 2p = 4 исполнение H даёт наибольший пусковой ток 137,29 А при кратности 6 вместо семикратной кратности исполнения N, что облегчает подбор защитного аппарата при одновременном повышении пускового момента.
Пример: Исполнение H даёт кратность 4…6 вместо 5…7 и при этом повышенный пусковой момент 1,0…2,0 номинального.
Частые ошибки
-
Автоматический выключатель подбирают по номинальному току двигателя, не проверяя характеристику по пусковому току.
Последствие: Тепловой расцепитель выбран правильно, но электромагнитный срабатывает при каждом пуске. Для двигателя 15 кВт при прямом пуске наибольший пусковой ток 213,391 А относится к аппарату 32 А как 6,668, что превышает нижнюю границу расцепления характеристик B (3 I_н) и C (5 I_н): аппарат отключается при пуске, хотя короткого замыкания нет.
Как избежать: Проверяйте оба условия: номинальный ток аппарата не меньше номинального тока двигателя и требуемая кратность пускового тока не выше нижней границы мгновенного расцепления выбранной характеристики. Калькулятор выполняет эту проверку автоматически и сообщает запас по кратности расцепления в единицах I_н. -
Кратность пускового тока относят к номинальному току двигателя и по этому значению выбирают характеристику аппарата.
Последствие: Номинальный ток аппарата всегда больше номинального тока двигателя, поэтому кратность к току аппарата меньше, и выбор по кратности к двигателю оказывается завышенным. Для двигателя 15 кВт при прямом пуске кратность к двигателю равна 7, а к аппарату 32 А — 6,668; различие невелико, но при значительной разнице между номиналами ошибка приводит к необоснованно грубой характеристике.
Как избежать: Электромагнитный расцепитель срабатывает при токе, кратном номинальному току самого аппарата, а не двигателя. Поэтому требуемая кратность вычисляется как отношение наибольшего пускового тока к номинальному току выключателя: I_пуск / I_н.авт. Калькулятор приводит это значение в поле «Требуемая кратность пускового тока к аппарату». -
В формулу номинального тока трёхфазного двигателя подставляют фазное напряжение 220 В вместо линейного 380 В.
Последствие: Номинальный ток оказывается завышенным в 1,732 раза, а вместе с ним завышается и пусковой ток. Для двигателя 15 кВт с числом полюсов 2p = 4 вместо 30,484 А получается 52,81 А, что приводит к выбору аппарата 63 А вместо 32 А и неверной оценке кратности расцепления.
Как избежать: В формуле I_ном = P × 1000 / (√3 × U × cos φ × η) величина U — линейное напряжение между двумя фазами: 380 или 400 В. Множитель √3 = 1,732051 уже учитывает переход от фазных величин к линейным, поэтому отдельно переводить напряжение не нужно. Для сети 380 В указывайте 380, а не 220. -
Кратность пускового тока для исполнения N применяют к двигателю исполнения H или наоборот, не учитывая исполнение.
Последствие: Для исполнения N кратность составляет 5,0…7,0, для исполнения H — 4,0…6,0. Подстановка семикратной кратности вместо шестикратной для двигателя исполнения H завышает пусковой ток на 16,7% и может привести к выбору аппарата с необоснованно грубым расцепителем. Для двигателя 11 кВт с числом полюсов 2p = 4 при номинальном токе 22,882 А расчёт даёт 137,29 А вместо 160,17 А.
Как избежать: Указывайте исполнение двигателя по паспорту: N для нормальных пусковых характеристик, H для повышенного пускового момента. Калькулятор выбирает диапазон кратности по исполнению и приводит его в полях «Нижняя граница кратности» и «Верхняя граница кратности», что позволяет проверить корректность выбора. -
Пуск «звезда — треугольник» применяют к двигателю, обмотки которого рассчитаны только на соединение в звезду или уже соединены в треугольник.
Последствие: Способ требует, чтобы двигатель при линейном напряжении сети работал с обмотками, соединёнными в треугольник. Для двигателя, рассчитанного на соединение в звезду, переключение приведёт к работе на пониженном напряжении с потерей мощности, а для двигателя, обмотки которого соединены в треугольник постоянно, переключение технически невозможно без переделки выводов.
Как избежать: Перед применением способа убедитесь, что двигатель имеет шесть выводов обмоток и по паспорту рассчитан на соединение в треугольник при линейном напряжении сети. Учтите также, что способ снижает пусковой момент примерно втрое, поэтому не подходит для приводов, запускаемых под нагрузкой. -
Для двигателя с номинальным током выше 125 А подбирают автоматический выключатель бытового ряда по расчётному значению.
Последствие: Ряд предпочтительных номинальных токов по ГОСТ Р 50345-2010 заканчивается значением 125 А, поэтому расчётный номинальный ток такого двигателя остаётся без аппарата, а отнесение кратности пускового тока к значению 125 А даёт завышенную кратность. Для двигателя 200 кВт с числом полюсов 2p = 4 номинальный ток равен 369,602 А, а требуемая кратность к 125 А составляет 20,698 — результат неприменим для практического подбора.
Как избежать: Учитывайте, что ряд 6…125 А относится к аппаратам бытового и аналогичного назначения. Для двигателей с большим номинальным током применяйте аппараты промышленного ряда, характеристики которых нормируются отдельным стандартом и имеют иные значения токов расцепления. Калькулятор отмечает такую ситуацию статусом «Номинал выше ряда автоматических выключателей» и уровнем warning.