Качество электроэнергии для крана: что однобалочный кран делает со слабой сетью, 1–20 тонн

Автор: Li Ming, ведущий инженер по применению в SIEC Cranes. 29 октября 2026 г.

Однобалочный кран грузоподъёмностью 10 тонн потребляет 17.6 kW. Один двигатель тали и три гораздо меньших. Меньше, чем средний воздушный компрессор, меньше, чем один сварочный агрегат. Отправьте такой кран на завод, где единственный источник питания — дизель-генератор 63 kVA, и появится реальный шанс, что таль отключится при первом же подъёме груза, примерно на половине номинальной грузоподъёмности, с кодом ошибки, который электрик площадки прочитает как «кран неисправен».

Обычно дело не в кране. Кран — это нелинейная нагрузка, подключённая к источнику, полное сопротивление которого в десять–двадцать раз выше, чем у трансформатора, под который его проектировали. Эта фраза объясняет большинство отказов, о которых меня просят консультировать, и арифметика за ней достаточно короткая, чтобы уместить её в этой статье.

Две вещи делают ситуацию хуже, чем кажется. Однобалочные краны грузоподъёмностью от 5 до 20 тонн потребляют 19–49 A при 400 V, что помещает большинство из них в диапазон 16–75 A, где IEC 61000-3-12 устанавливает пределы эмиссии гармоник. И решение, к которому покупатели прибегают первым — генератор побольше — не работает. Я могу показать это по опубликованным данным производителей генераторов, а не по мнению, и именно этим занята середина статьи.

Источники помечены по всему тексту. Стандарты и данные производителей имеют ссылку. Мощности кранов взяты из опубликованной таблицы технических характеристик однобалочных кранов. Всё, что рассчитано нами, обозначено как расчётная величина, поскольку никакое публичное исследование не охватывает кран на 5 тонн на заводском генераторе в Нигерии.

Сколько энергии на самом деле потребляет однобалочный кран грузоподъёмностью 1–20 тонн?

Меньше, чем ожидает большинство покупателей, и именно поэтому электрические проблемы застают людей врасплох. Приведённые ниже опубликованные характеристики относятся к стандартным однобалочным мостовым кранам с пролётом 7.5–28.5 m, с разбивкой по трём механизмам.

Грузоподъёмность	Передвижение крана	Передвижение тележки	Таль	Всего установлено	Ток крана при полной нагрузке, 400 V	Прямой пуск тали
1 т	2 × 0.8 kW	0.2 kW	1.5 kW	3.3 kW	6.2 A	19–25 A
2 т	2 × 0.8 kW	0.4 kW	3.0 kW	5.0 kW	9.4 A	37–49 A
3 т	2 × 0.8 kW	0.4 kW	4.5 kW	6.5 kW	12.3 A	55–74 A
5 т	2 × 0.8 kW	0.8 kW	7.5 kW	9.9 kW	18.7 A	92–123 A
10 т	2 × 1.5 kW	2 × 0.8 kW	13.0 kW	17.6 kW	33.2 A	160–213 A
16 т	2 × 2.2 kW	2 × 0.8 kW	13.0 kW	19.0 kW	35.9 A	160–213 A
20 т	2 × 2.2 kW	4 × 0.8 kW	18.5 kW	26.1 kW	49.3 A	227–303 A

Мощности взяты из опубликованной таблицы характеристик стандартного однобалочного крана, пролёт 7.5–28.5 m. Токи — наш собственный расчёт при 400 V с коэффициентом мощности 0.85 и КПД 0.90, а в столбце пуска применены шести-восьмикратные значения тока полной нагрузки, которые ABB указывает для прямого пуска, после затухания начального броска десяти-двенадцатикратной величины.

Читайте два последних столбца вместе. Кран на 5 тонн — это нагрузка 18.7 A, которая тянет 92–123 A в течение двух-трёх секунд каждый раз, когда оператор поднимает груз. Кран на 20 тонн — это нагрузка 49 A, которая тянет 227–303 A. На трансформаторе сети это погрешность округления. На генераторе 63 kVA это самый большой переходный процесс, который этот агрегат когда-либо увидит, и он происходит десять тысяч раз в год.

Что прямой пуск делает с генератором?

Он просаживает напряжение, и просадка немаленькая. Соответствующие опубликованные данные: двигатели рассчитаны на то, чтобы выдерживать мгновенную просадку напряжения 30–35 процентов до отключения контактора, а проектировщики обычно устанавливают более строгий предел 20 процентов, чтобы гарантировать фактический разгон двигателя (Kohler, Sizing Generators for Motor Starting). Рекомендации для строительных площадок дают специфическое для кранов значение 15–20 процентов, поскольку контакторы управления крана менее снисходительны, чем обычный пускатель двигателя. Выше этого контактор размыкается посреди подъёма.

Именно последняя фраза и стоит денег. Отключившийся под нагрузкой контактор не просто останавливает подъём. Он сбрасывает груз, и тормоз должен его поймать.

Размер генератора, при котором просадка остаётся в пределах 20 процентов, зависит от способа пуска тали. Прямой пуск требует больше всего, звезда-треугольник — меньше, плавный пуск — ещё меньше, а привод — меньше всего, но привод приносит собственную проблему, о которой пойдёт речь в следующем разделе.

Грузоподъёмность	Двигатель тали	Генератор при прямом пуске	Генератор при пуске звезда-треугольник	Привод, с запасом на гармоники
1 т	1.5 kW	5–6 kVA	4–5 kVA	3–4 kVA
5 т	7.5 kW	23–26 kVA	15–19 kVA	12–14 kVA
10 т	13.0 kW	39–46 kVA	26–33 kVA	20–24 kVA
16 т	13.0 kW	39–46 kVA	26–33 kVA	20–24 kVA
20 т	18.5 kW	56–65 kVA	37–46 kVA	28–34 kVA

Это наши расчётные величины, полученные из стандартных значений 3–3.5-кратной мощности двигателя для прямого пуска, 2–2.5-кратной для звезда-треугольник и 1.5–1.8-кратной для привода, включая допуск 10–20 процентов на гармонический нагрев генератора. Они предполагают, что кран — единственная нагрузка. Добавьте остальное оборудование завода, и агрегат снова вырастет.

Обратите внимание, чего нет в основе расчёта: суммарной установленной мощности крана. Расчёт по суммарным 26.1 kW крана на 20 тонн завышает размер агрегата примерно на треть, потому что двигатели передвижения крана и тележка никогда не работают одновременно с пуском нагруженной тали, а даже если бы работали, каждый из них по 0.8 kW. Размер задаёт пуск самого большого двигателя. Всё остальное — шум.

Что кран делает с формой кривой напряжения генератора?

Здесь привод становится обузой, а не решением. Выпрямитель 6-pulse потребляет ток короткими импульсами на вершине волны, и этот импульсный ток протекает через сопротивление источника и проминает напряжение. На трансформаторе с отношением короткого замыкания около 100 эта вмятина невидима. На генераторе — нет.

Cummins публикует это сравнение, и это самая чистая пара чисел, которую я нашёл по этому вопросу. Один и тот же 6-pulse привод с THD тока 29 процентов даёт 34 процента THD напряжения на генераторной установке со сверхпереходным реактансом 12 процентов, то есть при отношении короткого замыкания 8. За трансформатором с отношением короткого замыкания 100 он даёт 2.8 процента. Тот же привод, та же нагрузка, искажение в двенадцать раз больше — из-за источника.

Пересчитайте это отношение в обратную сторону, и вывод будет неутешительным. Искажение напряжения масштабируется обратно пропорционально отношению короткого замыкания, поэтому достичь предела IEEE 519 в 8 процентов THD напряжения только за счёт сопротивления источника потребовало бы отношения короткого замыкания около 34, что означает сверхпереходный реактанс порядка 3 процентов. Стандартные генераторы находятся на уровне 8–14 процентов. Откупиться от этого киловольт-амперами генератора нельзя. Вам понадобился бы агрегат вчетверо больше, и вы всё равно были бы на границе.

Источник	Отношение короткого замыкания	THD напряжения от привода с THD 29 процентов	Относительно предела 8 процентов
Трансформатор сети, мощная сеть	100	2.8 процента	проходит с запасом
Генератор, типовой генератор	8 (12 процентов X"d)	34 процента, по опубликованным данным	превышение в четыре раза
Генератор, вариант с низким реактансом	12.5 (8 процентов X"d)	около 22 процентов, интерполяция	всё равно не проходит
Генератор, который прошёл бы	34 (около 3 процентов X"d)	8 процентов	серийно не выпускается

Первые две строки — опубликованные данные Cummins. Последние две — наша интерполяция по описанному ими соотношению обратной пропорциональности отношению короткого замыкания, поэтому они помечены как интерполированные, а не измеренные.

На практике 34 процента THD напряжения на генераторе выглядит не как число на приборе. Это выглядит как отключение привода по перенапряжению звена постоянного тока, перезагрузка ПЛК, дребезг контакторов и электрик площадки, неделю меняющий абсолютно исправные компоненты.

Какой предел на самом деле относится к моему крану?

Три разных документа, и покупателям обычно рассказывают не о том.

IEEE 519-2022 устанавливает пределы искажения напряжения и тока в точке общего присоединения. Это стандарт системного уровня, применяемый ко всей установке, а не к отдельному приводу. Это различие важно, потому что кран на 10 тонн сам по себе может спокойно укладываться в предел TDD, тогда как завод в целом его превышает.

Напряжение шины в точке общего присоединения	Отдельная гармоника	Суммарное гармоническое искажение
V 1.0 kV и ниже	5.0 процента	8.0 процента
1 kV – 69 kV	3.0 процента	5.0 процента
69 kV – 161 kV	1.5 процента	2.5 процента
Выше 161 kV	1.0 процента	1.5 процента

Источник: IEEE 519-2022, таблица 1, в изложении PQ Blog. Пределы напряжения абсолютны, они не меняются в зависимости от размера потребителя.

Искажение тока — гибкое. Оно выражается как суммарное искажение по требованию, в процентах от вашего тока максимального потребления, а не от мгновенного тока, и предел ужесточается по мере ослабления источника.

Отношение короткого замыкания	2–11-я гармоника	11–17-я	17–23-я	23–35-я	Выше 35-й	Предел TDD
Ниже 20	4.0	2.0	1.5	0.6	0.3	5.0
20–50	7.0	3.5	2.5	1.0	0.5	8.0
50–100	10.0	4.5	4.0	1.5	0.7	12.0
100–1000	12.0	5.5	5.0	2.0	1.0	15.0
Выше 1000	15.0	7.0	6.0	2.5	1.4	20.0

Источник: IEEE 519-2022, таблица 2, системы 120 V – 69 kV. Для чётных гармоник ниже шестого порядка пределы вдвое меньше этих значений.

Вот полезная часть. У привода 6-pulse без реактора THD тока 101.5 процента. При полной нагрузке это равно TDD, и относительно предела 5 процентов для слабого источника это превышение в двадцать раз. С сетевым реактором 5 процентов это 33.9 процента — всё ещё выше. С сетевым гармоническим фильтром — 4.9 процента, что проходит. Значения взяты из опубликованной таблицы Siemens для входных каскадов приводов, и они дают ответ одной строкой: на генераторе реактор не опция.

IEC 61000-3-12 — второй документ, и он относится к более низкому уровню. Он ограничивает гармонический ток, вносимый в общественные низковольтные сети оборудованием с потреблением более 16 и до 75 A на фазу. Значит, размер крана определяет, применяется ли он вообще.

Грузоподъёмность	Ток крана при 400 V	Какой стандарт эмиссии IEC
1–3 т	6–12 A	Ниже 16 A, к оборудованию применяется IEC 61000-3-2
5 т	18.7 A	В диапазоне IEC 61000-3-12, 16–75 A
10 т	33.2 A	В диапазоне IEC 61000-3-12, 16–75 A
20 т	49.3 A	В диапазоне IEC 61000-3-12, 16–75 A

Итак, однобалочный кран на 20 тонн попадает прямо в полосу 16–75 A. Это не совпадение, именно там живёт большая часть этого рынка, и поэтому декларацию EMC производителя привода стоит прочитать до подписания, а не после того, как кран прибудет. IEC 61000-3-12 устанавливает пределы по порядкам гармоник в таблице, и проходит ли конкретный привод, зависит от строки таблицы и от того, какой реактор установил поставщик. Запросите декларацию. Она существует, и поставщики, у которых она есть, пришлют её за час.

Третий документ — спецификация вашего заказчика, и именно она реально определяет требования. Типичный публичный тендер на краны гласит: 380 V, три фазы, 50 Hz, отклонение питания плюс-минус 6 процентов по напряжению и плюс-минус 2 процента по частоте (стандартная спецификация EM-01-01 Департамента работ и услуг Гонконга, вполне показательный пример). Жёстче любого из стандартов, и она точно говорит поставщику, что кран должен выдерживать.

Почему кран постоянно выбивает RCD?

Потому что для устройства защитного отключения привод — не двигатель, и потому что кто-то поставил не тот тип.

Рекомендации Doepke по применению говорят об этом прямо. Многофазное оборудование с преобразователями частоты, и краны названы конкретно, может работать только на устройствах защитного отключения типа B или B+, потому что неисправность может создать гладкий постоянный ток утечки, которого устройство типа A не видит. Альтернативы — разделительный трансформатор или фиксированное подключение. Тип AC или тип A на приводе крана — это устройство, которое либо будет ложно срабатывать, либо не сработает при аварии, а возможно и то и другое в разные дни.

Вторая половина проблемы — ток утечки, который растёт с длиной моторного кабеля. Встроенные фильтры EMC в приводе обычно заявлены как действительные только для 5–10 метров экранированного моторного кабеля. Упоминаются также длины 50–100 метров, но они относятся к ёмкостной нагрузке, которую способен обслуживать выходной каскад, а не к соответствию EMC. Свыше примерно 10 метров ток утечки значительно возрастает, и у производителя приходится спрашивать, какая чувствительность RCD это выдержит.

А теперь представьте кран на 20 тонн с пролётом 25 метров и системой гибкого токопровода. Таль находится в середине моста, шкаф — на одном конце, а двигатели передвижения — на обоих концах. Кабельные трассы по 20–30 метров — это норма, ещё до учёта токопровода. Это не дефект крана. Это физическое следствие геометрии, и поэтому в спецификации нужно указывать dv/dt-фильтр, экранированный кабель и устройство типа B, а не оставлять это площадке.

Ещё один момент из того же источника, и он ловит тех, кто всё остальное сделал правильно. Если частота переключения привода совпадает с резонансной частотой вышестоящего фильтра EMC или кратна ей, фильтр может войти в колебания, и ток утечки поднимется намного выше нормы, выбивая устройство. Смена частоты переключения это исправляет. Никто не находит это, читая руководство в два часа ночи.

Влияет ли сетевой реактор на счёт за коэффициент мощности?

Да, и сильнее, чем многие думают, потому что коэффициент мощности, который заявляет привод, — не тот коэффициент мощности, который фиксирует счётчик.

Коэффициент мощности по основной гармонике — это косинус угла между напряжением и током основной гармоники. Входной каскад привода даёт около 0.96–0.98, именно это имеет в виду паспорт, когда говорит о высоком коэффициенте мощности. Истинный коэффициент мощности учитывает искажения, и связь простая: истинный коэффициент мощности равен коэффициенту мощности по основной гармонике, делённому на корень квадратный из единицы плюс THD тока в квадрате.

Примените это к значениям искажения тока Siemens, и картина полностью меняется.

Входной каскад привода	THD тока при полной нагрузке	Коэффициент мощности по основной гармонике	Истинный коэффициент мощности по счётчику
6-pulse, без реактора	101.5 процента	0.98	0.69
6-pulse, реактор 2–3 процента	43.6 процента	0.98	0.90
6-pulse, реактор 5 процентов	33.9 процента	0.98	0.93
6-pulse с сетевым гармоническим фильтром	4.9 процента	0.98	0.98
12-pulse	8.8 процента	0.98	0.98
Активный входной каскад (AFE)	1.3 процента	0.99	0.99

Значения THD — опубликованные данные Siemens для каждого входного каскада. Столбец коэффициента мощности — наш расчёт по стандартному соотношению, округлённый.

У привода без реактора истинный коэффициент мощности 0.69, тогда как в паспорте указано 0.98. Оба утверждения верны. Этот разрыв — разница между энергоснабжающей организацией, которая берёт с вас плату за реактивную мощность, и той, которая не берёт.

Как это отражается в счёте, зависит от тарифа, и структуры здесь не тонкие. Промышленный тариф South Central Indiana REMC, действующий с февраля 2024 года, корректирует расчётную мощность в сторону увеличения всякий раз, когда измеренный коэффициент мощности при максимальной нагрузке падает ниже 97 процентов, умножая зафиксированную мощность на 97, делённое на измеренный коэффициент мощности. Затем добавляется плата за избыточную реактивную энергию 0.01009 доллара за kVARh, как только среднемесячное значение падает ниже 95 процентов.

Переведём это в числа. Завод с фактической мощностью 80 kW, платящий 12 долларов за kW расчётной мощности:

Коэффициент мощности завода	Расчётная мощность	Месячная плата за мощность	Переплата за год относительно 0.97
0.97	80.0 kW	960 долларов	нет
0.90	86.2 kW	1,034 доллара	около 890 долларов
0.69	112.5 kW	1,350 долларов	около 4,680 долларов

Наш расчёт по опубликованной формуле тарифа, применённый к гипотетическому заводу. Это не коммерческое предложение и не ваш тариф. Но форма верна, и она объясняет, почему реактор за 300 долларов на приводе 15 kW — самое дешёвое электрическое решение на кране.

Что происходит, когда питание не 400 V при 50 Hz?

Здесь кран, идеальный на заводе, превращается в гарантийную претензию в другой стране, и механизм — одно отношение: вольт на герц.

Магнитный поток асинхронного двигателя, а значит и его момент, определяется напряжением питания, делённым на частоту. Сохраните отношение — и двигатель ведёт себя как надо. Измените его — и вы измените машину.

Паспорт двигателя	Фактическое питание	Вольт на герц	Располагаемый момент	Частота вращения	Вывод
400 V, 50 Hz	400 V, 50 Hz	8.00	100 процентов	100 процентов	номинал
400 V, 50 Hz	480 V, 60 Hz	8.00	100 процентов	120 процентов	нормально, доступно на 20 процентов больше мощности
400 V, 50 Hz	400 V, 60 Hz	6.67	69 процентов	120 процентов	не поднимет номинальный груз
400 V, 50 Hz	380 V, 50 Hz	7.60	90 процентов	100 процентов	на границе при номинальной нагрузке, следите за талью
460 V, 60 Hz	400 V, 50 Hz	8.00	100 процентов	83 процентов	насыщается, перегревается, на 17 процентов медленнее

Момент масштабируется квадратом отношения, поэтому третья строка — опасная. Уменьшите отношение на 17 процентов, и останется 69 процентов момента, но двигатель при этом вращается на 20 процентов быстрее, так что для той же скорости подъёма требуется больше мощности, чем двигатель может дать. Отказ не драматичен. Таль просто не поднимет номинальный груз и при этом нагреется.

Утешение в том, что большинство таких кранов поставляются с приводом, а привод убирает проблему 50 и 60 Hz — при условии, что он запрограммирован под двигатель, а не под питание. Задайте базовую частоту и базовое напряжение привода по паспортным данным, и он выдаст правильное отношение вольт на герц из того, что даёт сеть. Загвоздка в том, что выходное напряжение привода не может превышать входное, поэтому двигатель на 50 Hz, которому нужно 400 V на базовой скорости, нельзя питать от сети 380 V без потери 10 процентов кривой момента.

И вопрос допусков — снова отдельный. IEC 60034-1 делит условия питания на две зоны. Зона A — плюс-минус 5 процентов напряжения при плюс-минус 2 процента частоты, где двигатель выдаёт номинальный момент при умеренном превышении температуры. Зона B — плюс-минус 10 процентов напряжения при плюс 3 минус 5 процентов частоты, где номинальный момент ещё доступен, но превышение температуры выше и работа должна быть кратковременной. NEMA MG 1 на бумаге мягче: плюс-минус 10 процентов напряжения и плюс-минус 5 процентов частоты, при этом суммарное отклонение ограничено 10 процентами. Кран, который проводит восемь часов в день в зоне B, — это кран с сокращённым сроком службы изоляции, что бы ни допускал стандарт.

Тормозной резистор или рекуперативный привод?

Тормозной резистор, для однобалочного крана. Я покажу расчёт, а затем случай, где вывод меняется на противоположный.

При опускании груза двигатель превращается в генератор. Энергию нужно куда-то девать. Тормозной прерыватель сбрасывает её в резистор в виде тепла. Рекуперативный входной каскад возвращает её в сеть. В инженерном руководстве ABB оба варианта просчитаны для крановой тали 90 kW: прерыватель и резистор в шкафу за 7,500 евро против IGBT-входного каскада, который стоит на 2,000 евро дороже и возвращает 4,000 евро энергии. На этой машине рекуперация выигрывает, и ABB рекомендует её для кранов.

Эта машина — таль 90 kW с годовым режимом 20 процентов и трёхминутными периодами торможения. Таль однобалочного крана — это 1.5–18.5 kW, и энергия на один подъём меньше пропорционально квадрату отношения масс в практическом смысле, потому что уменьшаются и масса, и высота.

Грузоподъёмность и подъём	Энергия на одно опускание груза при загрузке 60 процентов	Возвращено при 65 процентах	Годовой возврат, режим A5	Стоимость при 0.12 за kWh	Окупаемость при надбавке 1,500–3,000 долларов
5 т, 6 m	0.049 kWh	0.032 kWh	384 kWh	46 долларов	33–65 лет
10 т, 6 m	0.098 kWh	0.064 kWh	766 kWh	92 доллара	20–38 лет
20 т, 9 m	0.294 kWh	0.191 kWh	2,292 kWh	275 долларов	9–16 лет

Наш расчёт. Предполагается 2,000 рабочих часов, 12 подъёмов в час, половина из них с опусканием груза, КПД замкнутой рекуперации 65 процентов и надбавка 1,500–3,000 долларов за рекуперативный входной каскад по сравнению с прерывателем и резистором при таких мощностях.

Девять–шестнадцать лет для крана на 20 тонн — это не бизнес-кейс, а погрешность округления на активе со сроком службы двадцать лет, который могут заменить раньше. Поэтому заказывайте прерыватель, а разницу потратьте на сетевой реактор, который возвращает что-то каждый час каждой смены, а не только когда груз опускается.

Исключение стоит упомянуть, потому что именно туда движется экспортный рынок. Если покупатель уже платит за мощность при слабом питании или площадка работает на генераторе, где каждый рекуперированный киловатт-час — это несожжённое дизельное топливо, стоимость за kWh в два-три раза выше сетевого тарифа, и случай с 20 тоннами переходит в диапазон пяти–восьми лет. Спросите, сколько на самом деле стоит электроэнергия, прежде чем отказываться от варианта. На площадке с генератором ответ обычно не 0.12.

Сколько стоит решение и в каком порядке тратить?

Сначала самое дешёвое, и дешёвая часть делает основную работу. Приведённые ниже затраты — ориентировочные диапазоны для привода тали 13–18.5 kW, что охватывает однобалочный кран на 10–20 тонн. Это наши расчётные величины по проектным предложениям, а не прайс-лист.

Мера	THD тока после	Истинный коэффициент мощности после	Ориентировочная стоимость	Когда это правильный выбор
Сетевой реактор 5 процентов или дроссель звена постоянного тока	33.9 процента	0.93	200–600 долларов	вариант по умолчанию для любого экспортного крана
Сетевой реактор 3 процента	43.6 процента	0.90	150–450 долларов	мощная сеть питания с короткой трассой до шкафа
Пассивный сетевой гармонический фильтр	4.9 процента	0.98	1,200–3,500 долларов	питание от генератора или договорное значение THD
Привод с активным входным каскадом	1.3 процента	0.99	надбавка 1,800–4,500 долларов	рекуперация нужна в любом случае или предел строгий
12-pulse с трансформатором сдвига фаз	8.8 процента	0.98	6,000–15,000 долларов	примерно выше 75 kW на привод, где реакторов недостаточно
Активный фильтр в точке общего присоединения	менее 5 процентов на шине	близко к 1.0	4,000–12,000 долларов	модернизация или несколько приводов уже установлены
Завышение мощности генератора	без изменений	без изменений	15,000–40,000 долларов дополнительно	никогда, если речь о гармониках. Это снижает искажение напряжения, но не убирает его

Два замечания по этой таблице. Первое: нижнюю строку выбирает большинство покупателей, потому что она звучит как инженерия, а не как аксессуары, и она — худшее соотношение цены и результата в списке. Второе: верхняя строка на самом деле вовсе не мера по гармоникам. Сетевой реактор защищает привод от переходных процессов в сети и коммутации конденсаторов, поэтому в прикладной заметке Pacific Gas and Electric реактор 3 процента рекомендуется как стандартная практика против ложных срабатываний по перенапряжению. Снижение гармоник идёт бесплатно.

Если кран будет работать от генератора, пропустите лестницу и идите сразу к третьей строке. Пассивный фильтр стоит примерно столько же, сколько разница между агрегатом 46 kVA и 65 kVA, и он решает проблему, которую агрегат решить не может.

Что должно быть в электрическом разделе запроса предложения?

Десять пунктов. Каждый из них в какой-то момент стоил нам или заказчику недели.

1. Напряжение питания, частота и измеренный допуск. Не номинальное значение. Площадка, где на шкафу крана измеряется 355 V, — это другой кран, чем та, где измеряется 400 V.

2. Источник питания и его отношение короткого замыкания. Трансформатор сети с указанием kVA и полного сопротивления либо генератор с указанием kVA и сверхпереходного реактанса. Без реактанса на вопрос о гармониках ответить нельзя.

3. Способ пуска тали, указанный как требование. Прямой пуск, звезда-треугольник, плавный пуск или привод. Не оставляйте это на стандартную комплектацию поставщика.

4. Спецификация входного каскада привода с THD тока при полной нагрузке. Число, а не слово «с фильтром». Запросите декларацию EMC по IEC 61000-3-12, если ток крана выше 16 A.

5. Включён ли сетевой реактор или дроссель звена постоянного тока и какой у него процент. Если этого нет на чертеже, этого нет в шкафу.

6. Паспортные данные двигателя, соответствующие фактическому питанию. Вольт на герц, а не только напряжение. Этот пункт предотвращает ловушку 60 Hz из таблицы выше.

7. Класс режима и число пусков в час по каждому механизму. Таль, рассчитанная на 180 пусков в час при режиме 30 процентов, — это другой двигатель, чем рассчитанная на 300 при 50 процентах, и разница в цене реальна.

8. Схема торможения. Прерыватель и резистор или рекуперация. Плюс номинальный режим резистора, если на площадке длинные спуски.

9. Заземление и защита от токов утечки. Устройство типа B или B+, экранированный моторный кабель, максимальная длина кабеля и нужен ли dv/dt-фильтр. Укажите, кто что поставляет.

10. Кто выполняет пусконаладку привода и по какому документу. Набор параметров на заводе по паспорту двигателя или на площадке по фактическому питанию. Это самый частый разрыв между работающим краном и краном с отчётом о пусконаладке, который никто не может воспроизвести.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли питать однобалочный кран от генератора?

Да, и многие так и работают. Подбирайте генератор по пуску самого мощного двигателя, а не по присоединённой нагрузке, держите просадку напряжения в пределах 20 процентов и установите сетевой реактор на привод тали. Крану на 10 тонн нужно 39–46 kVA при прямом пуске тали или 20–24 kVA при приводе. Чего делать нельзя — так это прикрутить голый 6-pulse привод к агрегату 63 kVA и ожидать, что форма кривой напряжения останется в пределах IEEE 519. Стандартную электрическую комплектацию смотрите в линейке однобалочных кранов.

Почему крану на 17.6 kW нужен генератор 46 kVA?

Потому что двигатель тали берёт шести-восьмикратный ток полной нагрузки в течение двух-трёх секунд при каждом подъёме, и генератор должен удержать напряжение на этом участке. Генератор подбирается не под 17.6 kW рабочей нагрузки, а под переходный процесс. Привод убирает большую часть переходного процесса, поэтому столбец для привода в нашей таблице менее половины значения для прямого пуска. Эта экономия обычно окупает привод.

Дешевле ли генератор большего размера, чем сетевой реактор?

Редко, и часто это вообще не работает. Снизить искажение напряжения только за счёт сопротивления источника требует отношения короткого замыкания около 34, то есть сверхпереходного реактанса порядка 3 процентов. Стандартные генераторы имеют 8–14 процентов, так что вам пришлось бы купить агрегат вчетверо больше, чтобы остаться на границе предела. Сетевой реактор 5 процентов снижает THD тока со 101.5 до 33.9 процента за несколько сотен долларов и делает работу при любом размере генератора.

Нужно ли крану устройство защитного отключения типа B?

Если на нём есть преобразователь частоты — да. Руководство Doepke прямо указывает, что многофазное оборудование с преобразователями частоты, и краны названы отдельно, может работать только на устройствах типа B или B+, потому что неисправность может создать гладкий постоянный ток утечки, который устройство типа A не обнаружит. Разделительный трансформатор или фиксированное подключение — допустимая альтернатива. Устройство типа AC на приводе крана — это ложное срабатывание, которое только ждёт своего часа.

Будет ли кран на 50 Hz работать от сети 60 Hz?

Двигатель будет, таль — возможно, нет. Сохраните отношение вольт на герц, и двигатель выдаст тот же момент при частоте вращения на 20 процентов выше. Запустите двигатель 400 V 50 Hz при 400 V 60 Hz, и отношение упадёт с 8.00 до 6.67, что отнимает 31 процент момента, и таль не поднимет номинальный груз. Заказывайте двигатель под питание либо ставьте привод и задайте его базовое напряжение и базовую частоту по паспорту.

Стоит ли покупать рекуперативный привод для тали?

Для однобалочного крана — нет. Возвращаемая энергия крана на 5 тонн при режиме A5 составляет около 384 kWh в год, что стоит 46 долларов, против надбавки 1,500–3,000 долларов. Для крана на 20 тонн при тяжёлом режиме окупаемость составляет девять–шестнадцать лет на сетевом питании, и это не аргумент. Всё меняется на площадках с генератором, где предельный киловатт-час — это дизельное топливо, и на технологических кранах свыше 50 тонн, где собственный просчитанный пример ABB показывает окупаемость рекуперации. Сначала потратьте деньги на реактор.