Er mykstarter eller frekvensomformer på ... - Energi Norge

2011-09-14 - Brukermøte spenningskvalitet – Energi Norge 

Er mykstarter eller frekvensomformer på asynkronmotorer de 

saliggjørende tiltak for å unngå spenningssprang? 

Tarjei Solvang 

tarjei.solvang@sintef.no 

SINTEF Energi AS 


1

Innhold 

• Definisjon spenningssprang 

• Spenningsforløp motorstart 

• Vanlige oppstartsmetoder 

– Direktestart 

– Stjerne-trekant start 

– Mykstarter 

– Frekvensomformer 

• Hva kan være nødvendig å analysere ved motorstart? 

• Er mykstarter eller frekvensomformer på asynkronmotorer de saliggjørende tiltak for å 

unngå spenningssprang? 

• Eksempler på forenklet beregning av spenningsfall ved motorstart 

SINTEF Energi AS

Spenningssprang – Definisjon (FoL) 

• Spenningssprang: En endring av spenningens effektivverdi innenfor ± 10% av avtalt 

spenningsnivå, som skjer hurtigere enn 0,5% av avtalt spenningsnivå pr. sekund. 

• Spenningssprang uttrykkes ved stasjonær og maksimal spenningsendring som er gitt ved 

henholdsvis: 

og 

der ΔU stasj er stasjonær spenningsendring som følge av en spenningsendringskarakteristikk, 

ΔU maks er den maksimale spenningsdifferansen i løpet av en spenningsendringskarakteristikk 

og U avtalt er avtalt spenningsnivå. 


Spenningssprang – Krav (FoL) 

• Forskrift om leveringskvalitet og 

spenningssprang: 

Spenningssprang Maksimalt antall tillatt pr døgn 

0.23 ≤ Un ≤ 35 35 < Un 

ΔUstasjonær ≥ 3 % 24 12 

ΔUmax ≥ 5 % 24 12 


Spenningsforløp ved start av asynkronmotor 

• Stor startstrøm skaper reduksjon i 

klemmespenning 

– 4-8 x In ved direkte start 

• Faktorer som påvirker maksimalt 

spenningsfall: 

– Motorens merkedata 

– Total impedans foran motoren 

– Klemmespenning før start 

• Motorbelastning vil ikke påvirke 

maksimalt spenningsfall, men varighet 

av spenningsdipp 

Figur 1: Prinsipielt forløp 


Oppstartsforløp motor 

• Motorens merkeytelse avviker som følge 

av avvik i spenning 

• Belastningsstrømmen i nettet påvirker 

startbetingelsen 

• Problem dersom spenningen ikke er 

tilstrekkelig for å starte motoren eller 

havner utenfor toleransegrensen til 

andre abonnenter 

• Rotorens design kan påvirke startstrøm 

og momentkarakteristikk betydelig 


6

Tilkobling motor 


7

Effektfaktor motor 

• Cos φ mellom 0.7 og 0.9 i 

normal drift 

• Høy Q ved oppstart (cos φ 

mellom 0.1 og 0.3) 


8

Oppstartsmetoder motor 

Direktestart 

Frekvensomformer 

Stjernetrekant 

start 

Mykstarter 


9

Oppstartsmetoder – Stjerne-trekant start 

• Aktuelt når det forlanges lavt 

startmoment eller små 

startstrømmer 

– Startstrøm reduseres til 1/3 av ISΔ 

ved start i stjernekobling 

– Startmoment reduseres til 1/4 av TSΔ 

• Motor må operere i deltakobling 

under normal drift 

• Motor startes i stjerne og kobles om 

til trekant underveis i startforløpet 

• Ved omkobling vil det oppstå et 

strømstøt 

• Ved ”ugunstig” omkobling vil dette 

strømstøtet være betydelig (Mulig 

større enn ISΔ) 

• Omkobling bør skje nært driftsturtall 

(motormoment = lastmoment) 


Oppstartsmetoder – Mykstarter 

• Hovedkomponenten i mykstarteren er 2 eller 3 

krafthalvledere (tyristorer) og et tilhørende 

elektronisk styrekort 

• Inngangsspenningen til motoren kontrolleres 

• Lav inngangsspenning gir lav startstrøm og 

startmoment 

– Startstrøm typisk 3-4 x In 

• Koblet i serie med linjespenningen eller inni 

delta-loopen på en trekantkoblet motor 

• Mykstartere må tilpasses den aktuelle 

motoren/systemet 

• Best effekt på motorer med høyt startmoment i 

direktestart 

– Større reduksjon i startstrøm 

• “Softstop” 

• Høyere pris 

• Genererer harmoniske under oppstart (og stopp) 


11

Oppstartsmetoder – Mykstarter 


12

Oppstartsmetoder – Frekvensomformer 

• Motorens turtall kontrolleres ved å 

regulere frekvensen 

• Nominelt moment tilgjengelig ved 

lave turtall 

• Startstrøm = 0,5-1,5 x In 

• Kan også benyttes til regulering i 

normal drift 

• “Softstop” 

• Høy pris 

• Genererer harmoniske 

– Avhengig av størrelse på motordrift 

– Primært 5. og 7. 

– Behov for filter må undersøkes 


13

Beregning av spenningssprang i kraftnett 

• Verktøy: 

– Planboka 

– Netbas 

– SIMPOW 

– EDSA 

– PSS/E 

– Osv.. 


Hva kan være nødvendig å analysere ved 

motorstart? 

• Størrelse på spenningsfall ved oppstart 

• Varighet av spenningsfall under oppstart 

• Maksimalt spenningsfall under normal drift 

• Spenningsforløp under normal drift 

• Spenningsforløp ved utkobling 

• Kan oppstart føre til problemer for andre komponenter i nettet – kaskadering? 

• Nivå på harmoniske ved bruk av mykstarter eller frekvensomformer 

• Behov for både stasjonær og dynamisk analyse kan være nødvendig 


Er mykstarter eller frekvensomformer på asynkronmotorer 

de saliggjørende tiltak for å unngå spenningssprang? 

Direktestart Stjerne-trekant Mykstarter Frekvensomformer 

Høy startstrøm Ja Tja 1 Tja 2 Nei 

Betydelig mekaniske 

påkjenninger 

Ja Ja Nei Nei 

Harmoniske Nei Nei Ja Ja 

Pris 1 2 3 4 

1 ) – Ved omkobling fra stjerne til trekant kan betydelige strømstøt oppstå 

2 ) – Startstrømmer på 3-4 x In er ikke uvanlig 


16

Kilder 

• TR A3877 

• Planboka 

• ABB Softstarter Handbook, 2003 

• FoL 

• IEC 61000-4-30 Ed 2 

• IEC 50160 


17

Spørsmål? 


Forenklet beregning av spenningsfall ved start av 

trefase asynkronmotor 

• Maksimalt spenningsfall på 

motorklemmer kan i noen tilfeller 

forenklet beregnes v.h.a. tabeller (TR 

A3877) 

• Tabellene angir spenningsfall i prosent 

pr. kW motorstørrelse og km 

lavspenningsledning for alternative 

ledningstyper 

• Nødvendige data: 

– UN = Merkespenning for motor 

– cosφN = Effektfaktor ved merkeeffekt 

– cosφS = Effektfaktor ved start 

– IN = Merkestrøm 

– ISΔ = Startstrøm direkte start 

– ISY = Startstrøm, start i Y 

– PN(EL) = Merkeeffekt referert 

motorklemmer 


Forenklet beregning av spenningsfall ved start av trefase 

asynkronmotor - Eksempel 

• Data: 

– Direkte start av 10 kW motor 

– Virkningsgrad 0.85 

– UN = 230 V 

– Lavspenningsledning: 200 m EX 

3x95 

• Resultat: 

10 kW 

PN(EL) 

11.8 

kW 

0.85 

% 

U 

2.5 11.8 

kW 0.2 

km 5.9 % 

kW 

km 




• Tabellene inkluderer ikke spenningsfall i 

fordelingstransformatorer og 

høyspenningsnett 

• Disse bør inkluderes ved små 

trafoer/svake nett 

• Forenklede beregninger kan også 

benyttes her 

• Nødvendige data: 

– PMN = Merkeeffekt for motor ref aksling 

– η = Virkningsgrad for motor i pu 

– STN = Merkeytelse for transformator 

– SK = Kortslutningsytelse på 

høyspenningssiden 

• Transformator: 

U 

T 

% 

P 

30 

S 

TN 

• Høyspenningsnett: 

U 

K 

% 

 

kW kVA MN 

P 

0. 

8 

S 

MNkW 

kVA • Ved start i stjernekobling blir 

spenningsfallet 3 ganger mindre enn ved 

direkte start 

K 



trefase asynkronmotor - Eksempel 

• Data: 

– Direkte start av 10 kW motor 

– Virkningsgrad 0.85 

– 100 kVA fordelingstransformator 

– 25 MVA kortslutningsytelse i 

høyspenningsnett 

• Spenningsfall trafo: 

 

U T 

10kW 

100kVA 

0. 

85 

% 30 

3. 

5% 

• Spenningsfall høyspgnett: 

 

U K 

10kW 

25MVA 

0. 

85 

% 0. 

8 

0. 

4% 

• Oppgitte tabeller og formler gjelder 

for startstrøm IS = 7xIN og 

effektfaktor cosφN = 0.85 

• Ved andre merkedata kan følgende 

tilnærming benyttes: 

I 

U 

' 

U 

 

 

' 

7 

S pu 

0. 

85 

 

cos 

' 

N 


Beregning av spenningsfall ved start av trefase 

asynkronmotor 

• Nettekvivalent for beregning av 

maksimalt spenningsfall ved start av 


• Spenningsfall i forhold til spenning 

før start: 

U 

U 

V 

U 

0 MS 

MS 

% 100 

1 

100 

• Uttrykt ved ZNett: 

U 

U 

% 

0 

U 

U 

U 

U 

 

1 

 

 

 

 

 

0 

MS 

3 Z 

3 Z 

 

 

 

U 

 

 

U 

MS 

% 1 

100 

Z 

Z 

Nett 

Nett 

Z 

MS 

Z 

MS 

I 

MS 

MS 

I 

MS 

0 

 

 

 

 

100 

 

 



asynkronmotor 

• ZNett omfatter impedansen i 

høyspenningsnett, 

fordelingstransformator og 

lavspenningsnett 

Z Z Z Z 

Nett 

K 

• ZK er impedansen i 

høyspenningsnettet representert 

ved kortslutningsytelsen, SK, referert 

fordelingstransformatorens 

høyspenningsside 

Z 

K 

m 

X 

K 

 

T 

L 

2 U N V 

S kVA K 

• ZT er impedansen i 

fordelingstransformatoren 

Z 

T 

m e % je % 

• ZL er impedansen i 

lavspenningsnettet 

Z L 

r 

 

 

 

 

km 

 

x 

 

100 

 

km 

 

2 U TN V 

S kVA m R jX Lm 

TN 



asynkronmotor 

• Motorimpedans ved start: • Impedansene må refereres til 

2 

 

U MNV 

 

Z MS m 

 

cos s j sin s 

 

SMNkVA 

I S pu samme spenningsnivå regnes i ohm 

og summeres for flere 

spenningsnivå 

Z 

Z 

da 

R 

X 

MS 

MS 

cos 

MS 

MS 

m 2 

m s 

Z 

Z 

MS 

MS 

2 U MNV 

 

cos 

N cos s j sin s 

 

P kW I pu S 

MN 

MN 

2 

j sin 1 

 

 

 

 

2 U MNV 

 

kVA I pu s 

cos 

s 

sin 

 

s 

S 

S 

U 

 

 

 

 

Z 

 

 

 

MS 

% 1 

100 

Z 

Tot 



asynkronmotor - Regneark 

• Beregner maksimalt spenningsfall ved oppstart av trefase asynkronmotor 

• Tilgjengelig via planboka 

• Nødvendig data: 

– Kortslutningsytelse 

– Merkedata fordelingstransformator 

– Linjedata 

– Merkedata motor 




• Kortslutningsytelse = 25 MVA 

• Fordelingstransformator: 

– Ytelse = 100 kVA 

– Er [%] = 1.20 

– Ex [%] = 3.39 

– Utn[V] = 240 

• Hengeledning: 

– REX95 = 0.320 Ω/km 

– XEX95 = 0.076 Ω/km 

– REX50 = 0.641 Ω/km 

– XEX50 = 0.077 Ω/km 

• Motor: 

– Ytelse = 10 kW 

– Virkningsgrad = 0.85 

– IS = 7 pu 

– CosφN = 0.85 

– CosφS = 0.25 

• Setter inn i regneark 




• Beregninger i regneark: 

– Maksimalt spenningsfall: ΔU = 

10.21 % 

• Tabellberegninger: 

– ΔU = ΔUK + ΔUT + ΔUL 

– ΔU = 0.4 + 3.5 + 6.8 = 10.69 % 

• Avvik = 0.48 %

Er mykstarter eller frekvensomformer på ... - Energi Norge

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?