Ster driehoek vs softstarter

Moderator: physicalattraction

Berichten: 9

Ster driehoek vs softstarter

Hallo forumleden,

Voor 4 ammoniak schroefcompressoren met een nominaal vermogen van 400kW wil ik weten wat het verschil in energieverbruik tussen een ster driehoek start en een softstarter.

-Het nominaalkoppel is 1086Nm.
-De spanning in ster is 400V spanning in driehoek is 230V.
-3fasen
-1 poolpaar
-Cos φ = 0,88
-Inom = 684A
-Rendement = 95,5%
-Netfrequentie is 50Hz

Kan ik dit met deze gegevens bepalen en zo ja hoe?
Zijn er meer gegevens nodig?

Ik ben niet zo thuis in de elektrotechniek vandaar dat dit voor mij een lastig probleem is. Als iemand me op weg kan helpen zou ik dat heel erg waarderen :)

Berichten: 3.030

Re: Ster driehoek vs softstarter

Khyra01 schreef: vr 18 nov 2022, 08:40 Hallo forumleden,

Voor 4 ammoniak schroefcompressoren met een nominaal vermogen van 400kW wil ik weten wat het verschil in energieverbruik tussen een ster driehoek start en een softstarter.
een sterdriehoek schakelaar zorgt voor het beperken van de aanloopstroom anders zou het net bij aanlopen overbelast raken. Zelfde kan met een softstarter maar die verlaagt elektronisch de spanning (neem ik aan)
in beide gevallen gaat het om een functie die alleen actief wordt bij aanlopen, dus als de motor eenmaal loopt dan wil je er geen last van hebben. voor een sterdriehoek is het een mechanische schakalaar en die geeft vrijwel geen extra verliezen (weerstand=0).
voor een elektronische variant heb je te maken met een energieverlies over elektronische switches (weerstaand is niet 0) dus op basis daarvan zou mijn conclusie zijn dat je beter een sterdriehoek schakelaar kan hebben en waarschijnlijk ook goedkoper.

Gebruikersavatar
Berichten: 1.514

Re: Ster driehoek vs softstarter

Een softstarter kan de spanning geleidelijk aan laten stijgen. Bij een ster driehoek schakelaar gaat dat op een bepaald moment discontinu met een factor wortel drie. De softstarter kan ook wanneer de motor gewoon aan het draaien is de spanning en de stroom sturen als niet het volledige koppel nodig is. Dat kan energie besparen.

Veel hangt ervan af hoe de compressor belast wordt, lijkt mij. Zit daar veel fluctuatie in? Hoe 'slim' is de softstarter die je zou kopen? Moeilijk om zomaar een berekening te doen.

Zo'n softstarters voor een vermogen 400kW zullen wel dingen zijn van een paar duizend euro veronderstel ik.

Berichten: 3.030

Re: Ster driehoek vs softstarter

wnvl1 schreef: vr 18 nov 2022, 18:58 De softstarter kan ook wanneer de motor gewoon aan het draaien is de spanning en de stroom sturen als niet het volledige koppel nodig is. Dat kan energie besparen.
Dat is dus meer dan alleen een softstart functie. Vooral bij partload haal je dan wat winst door lagere magnetisatie losses en RMS winding losses. Maar (grote) draaistroom motoren hebben van nature al een heel hoog rendement boven de 95% en een belangrijk deel van het verlies zit in de slip tussen het draaiveld en de rotor, bv bij 2900 omwentelingen per minuut heb je een efficiency verlies door slip van 100/3000=3.3% daar de slip evenredig is met de belasting is spanningsvermindering hooguit interessant bij kleine load.
als je nu de magnetisatie gaat verlagen door elektronisch minder spanning te gebruiken dan gaat welliswaar de RMS verliezen en magnetisatieverliezen in de stator afnemen (RMS verliezen zijn al laag bij part load want die namen af mat I^2), maar de slip neemt toe dus is het nog maar de vraag of je wat wint. en ik neem even aan dat bij koelcompressoren geen mechanisme zit om het koelvermogen te regelen via het koelmiddel zelf, dus zal wel meer een aan/uit regeling zijn. dat zal de TS moten aangeven.
Verder zal zoals ik al had aangegeven elk extra apparaat wat je toevoegd extra verlies geven, dus een elektronische regelaar toevoegen met een efficiency van 99% om een efficiency van de motor met 1% te verhogen heeft geen nut.

Berichten: 9

Re: Ster driehoek vs softstarter

Aha duidelijk. Dus als ik het goed begrijp zal vanwege de weerstand die veroorzaakt wordt door de softstarter het energieverbruik bij het lopen van de motor altijd hoger zijn.

De compressoren hoeven maar 1 keer in de week op te starten dus dan zal het waarschijnlijk alleen een nadeel opleveren om gebruik te maken van een softstarter in vergelijking met een ster driehoek? De compressoren zijn ook niet frequentiegereeld maar aan/uit.

Zelf dacht ik ook dat ster driehoek bij zulke hoge vermogens misschien sneller kans gaf op schade maar aangezien er niet echt een last aanhangt zal dit blijkbaar wel meevallen. Of is dit ook niet correct?

Als ik het goed begrijp is het ook moeilijk hier een concrete berekening aan te hangen? Het is voor een stage opdracht vandaar dat het voor mijn rapportage wel goed kan zijn er aan te rekenen.

Berichten: 9

Re: Ster driehoek vs softstarter

De slip bedraagt trouwens 0,83% want het toerental is 2975RPM.

Berichten: 3.030

Re: Ster driehoek vs softstarter

Khyra01 schreef: ma 21 nov 2022, 07:34 -als ik het goed begrijp zal vanwege de weerstand die veroorzaakt wordt door de softstarter het energieverbruik bij het lopen van de motor altijd hoger zijn.

-De compressoren hoeven maar 1 keer in de week op te starten
- dan zal het waarschijnlijk alleen een nadeel opleveren om gebruik te maken van een softstarter in vergelijking met een ster driehoek?
-De compressoren zijn ook niet frequentiegereeld maar aan/uit.

Zelf dacht ik ook dat ster driehoek bij zulke hoge vermogens misschien sneller kans gaf op schade maar aangezien er niet echt een last aanhangt zal dit blijkbaar wel meevallen. Of is dit ook niet correct?

Als ik het goed begrijp is het ook moeilijk hier een concrete berekening aan te hangen? Het is voor een stage opdracht vandaar dat het voor mijn rapportage wel goed kan zijn er aan te rekenen.
-efficiency nadeel inderdaad door verlies in de softstarter elektronica zonder een voordeel voor de motor bij continue draaien.
-sterdriehoek levert geen schade op. zeker als het maar 1 x per week opstart zal de slijtage ook klein zijn aan de relaiscontacten
-aan/uit betekent alleen full load, dus geen voordeel van partload oplossingen

-Voor een stage opdracht is dit nog steeds heel interassant om een keer door te rekenen omdat er veel onderdelen van elektrotechiek/energietechniek langskomen. Je krijgt dan als het goed is de getallen onderbouwd op een rijtje, inclusief inzicht in softstarters en performance daarvan. de uitkomst van een onderzoek hoeeft immers niet altijd positief te zijn om waardevol te zijn, maar kan ook uitkomen dat het geen nut heeft, maar dan is het nog erg waardevol om dat te begrijpen waarom en steeds een goede en leuke opdracht.

Berichten: 9

Re: Ster driehoek vs softstarter

Inderdaad interessant. Ik zit op de opleiding werktuigbouw. Energietechnisch ben ik vanuit de studie wel redelijk onderlegd. Elektrotechnisch niet zo. Maar is het niet gewoon mogelijk de softstarter te bypassen via een relais naar de start? In dat geval zal een softstarter energetisch toch wel beter zijn dan een ster driehoek start? Of heb je dan alsnog te maken met extra weerstand.

Verder hoe bereken ik het energieverbruik van het starten? Ik weet dat het nominaalkoppel 1086Nm is. Bij ster driehoek is dan het aanloopkoppel 1/3 daar van? Er vanuitgaande dat hij naar driehoek schakelt vanaf 75% van zijn toeren kan ik dan met de M= I*alfa de hoekversnelling en zo het aantal omwentellingen en de tijd berekenen? Of denk ik helemaal in de verkeerde hoek?

Gebruikersavatar
Berichten: 1.514

Re: Ster driehoek vs softstarter

Die softstarter wordt inderdaad gebypassed door een contactor in normale werking, dus quasi geen verlies. Hetzelfde geldt voor die ster driehoekschakelaar, daar heb je ook quasi geen verlies in normale werking lijkt mij.

Handigste is om te beginnen met de differentiatievergelijkingen eens expliciet op te schrijven. Dat is een meerwaarde voor het verslag.

Berichten: 9

Re: Ster driehoek vs softstarter

Aan welke differentiaal vergelijkingen moet ik dan denken?

Het verschil in energieverbruik is dus alleen maar relevant voor de start omdat in beide gevallen deze functie gebypassed wordt wanneer de motor op toeren is. Vandaar dat ik via de momentenvergelijking als eerste wilde berekenen hoe lang het starten duurt. Ik kan me namelijk ook wel voorstellen da wanneer 1 keer per week heel kort een klein verschil is een softstarter vanwege het grote prijsverschil hekemaal niet eens een optie is.

Berichten: 3.030

Re: Ster driehoek vs softstarter

Khyra01 schreef: ma 21 nov 2022, 11:59 Ik kan me namelijk ook wel voorstellen da wanneer 1 keer per week heel kort een klein verschil is een softstarter vanwege het grote prijsverschil hekemaal niet eens een optie is.
je hebt het over 400kW. bij het opstarten met een sterdriehoek is het de slip die de inefficiency veroorzaakt. (zelfde als je auto met koppelen vanuit stilstand) het aanlopen van zo'n motor zal maar heel kort duren, hooguit een paar seconden, immers de energie die je verliest aan slip komt in de rotor terecht en warmt die dus op. als het langer zou duren dan zou je rotor te heet worden. Ik weet niet precies hoe lang die grote motoren erover doen om aan te lopen? dat kun jij waarschijnlijk uit ervaring vertellen, maat als het 5seconden is dan heb je over die 5 sec gemiddeld een slipt van 0.5 dus dissipeer je 200kW in je rotor. 5s x 200kW=277 wattuur=0.28kwh dus een paar dubbeltjes aan stroom hooguit. Dat kan dus niet de reden zijn om zo'n investering te doen lijkt mij.

Berichten: 9

Re: Ster driehoek vs softstarter

Hoe lang het duurt voor de motoren op toeren zijn is bij mij ook onbekend. Dat probeer ik te berekenen. Ze zijn nog niet in gebruik op dit moment. Dat lijkt mij de eerste stap is om er acher te komen wat het energieverbruik van het opstarten is. Maar kan ik dit dmv de bovengenoemde momenten vergelijking doen of is deze methode niet correct?

Gebruikersavatar
Berichten: 1.514

Re: Ster driehoek vs softstarter

Die sterke stromen die bij het opstarten stromen zijn ook nefast voor de levensduur. Daarnaast kunnen die stromen ook het elektriciteitsnetwerk overbelasten. Als ze bvb bij Mittal hun zwaarste motoren willen opstarten dan moeten ze daarvoor eerst bellen met de energieleverancier opdat die de nodige acties kan nemen. Daar moet ook voor betaald worden.

Zo n softstarter zal wel een vijftienduizend euro kosten in dit geval zie ik.

Ik heb redelijk recent zo een mode opgesteld met differentiatievergelijkingen in matlab met een student. Ik kan eens kijken wat ik terugvind.

Berichten: 9

Re: Ster driehoek vs softstarter

Als je dat zou willen doen, heel graag. Ben wel benieuwd naar de theorie erachter!

Gebruikersavatar
Berichten: 1.514

Re: Ster driehoek vs softstarter

Ik kan bij nader inzien dat moeilijk delen. Die opdracht is van de docent en de oplossing van de student. Ik denk niet dat ze blij gaan zijn als dat gedeeld wordt. Maar hier wat uitleg.

Hier is iets gelijkaardigs opgelost voor een DC motor.

https://eng.libretexts.org/Bookshelves/ ... stem_Model

Die vergelijkingen (1.4.1) en (1.4.2) vormen het elektromechanisch model van de DC motor. De link tussen stroom en koppel zorgt voor het verband tussen beide differentiaal vergelijkingen.

Omdat jij met een draaistroom motor werkt, moet de vergelijking (1.4.1) aangepast worden. Je gebruikt dan het equivalent schema voor de desbetreffende motor.

Zie bvb http://slptech.be/Cursussen/Wisselstroo ... n%20wm.pdf

(1.4.2) kan je nog aanpassen door er nog een extern koppel aan toe te voegen dat je kan modelleren.

Zo'n dingen worden dan dikwijls opgelost in Matlab Simulink als je daar een licentie voor hebt. Daar zitten mogelijk ook componenten in om rechtstreeks draaistroommotoren te modelleren. Je kan dan voor verschillende soorten belastingen de verliezen gaan berekenen. Je kan ook gaan proberen om de soft starter te modelleren.

Reageer