Industrie-Motoreinspeisung: 500PS Kältemaschine

Projektübersicht

Eine bedeutende Fertigungsanlage in Houston Texas benötigte die Installation eines neuen 500PS Zentrifugalkälteaggregats zur Erweiterung der Kühlkapazität für Produktionsprozesse. Der Motor des Kälteaggregats der bei 480V Drehstrom betrieben wird sollte in einem neuen Maschinenraum etwa 600 Fuß von der Hauptverteilungsausrüstung entfernt untergebracht werden. Das Projekt stellte erhebliche Spannungsabfall-Herausforderungen dar die eine sorgfältige technische Analyse erforderten um einen zuverlässigen Motorbetrieb zu gewährleisten. Das Ingenieurteam der Anlage erkannte dass diese Installation mehr als eine einfache auf Stromkapazität basierende Leiterauswahl erforderte.

Große Industriemotoren stellen einzigartige elektrische Herausforderungen dar weil sie in zwei unterschiedlichen Modi betrieben werden: Anlauf und Betrieb. Während des normalen Betriebs verbraucht der Motor kontinuierlich seinen Nennvollaststrom von 590A. Während des Anlaufs kann der Motor jedoch 10 bis 15 Sekunden lang das 6 bis 8-fache seines Vollaststroms verbrauchen bis er die Betriebsgeschwindigkeit erreicht wodurch ein Anlaufstrom von 3,540A entsteht. Dieser hohe Anlaufstrom erzeugt einen temporären aber signifikanten Spannungsabfall der die Fähigkeit des Motors beeinträchtigen kann ausreichendes Anlaufdrehmoment zu erzeugen und andere Geräte im selben elektrischen System stören kann.

Die Entfernung von 600 Fuß von der Verteilungsausrüstung zum Motorstandort erzeugt erheblichen Leiterwiderstand. Die vom Ingenieurteam festgelegten Konstruktionskriterien verlangten dass der Spannungsabfall unter normalen Betriebsbedingungen unter 3% liegen und der Anlauf-Spannungsabfall begrenzt werden sollte um Störungen anderer Anlagenlasten zu vermeiden. Das Ingenieurteam entwickelte eine optimierte Lösung die zwei Schlüsselelemente enthält: einen variablen Frequenzantrieb VFD zur Beseitigung des Anlaufstromproblems und parallele Leiter 3 Sätze à 500 kcmil pro Phase zur Reduzierung des Betriebs-Spannungsabfalls bei gleichzeitiger Kostenoptimierung. Mit dem VFD wird der Anlaufstrom auf etwa 885A reduziert wodurch der Anlauf-Spannungsabfall auf ein handhabbares Niveau von 1,6% gebracht wird. Der Betriebs-Spannungsabfall erreichte hervorragende 1,0% deutlich unter dem Ziel von 3%. Die Anfangskosten für VFD und Parallel-Leiterkonfiguration betrugen zusätzliche $25,000 aber bei jährlichen Energieeinsparungen von $12,000 amortisiert sich die Investition in 2,1 Jahren.

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