Kan een batterij de aanloopstroom van een zware motor opvangen op een zwakke aansluiting?

Ja, vaak: een batterij kan de aanloopstroom van een zware motor opvangen op een zwakke aansluiting. Een semi off grid systeem zet ze met omvormers naast je aansluiting, en samen dragen ze de start en de draaiende last. Temper eerst de start met een sturing; draait de machine elke dag op vol vermogen, dan blijft een cabine het antwoord.

Je hebt één machine waar het bedrijf om draait: een vlaslijn, een steenzaag, een breker, een grote compressor of een menger. Dan komt de aansluitstudie terug: een zwaardere aansluiting of een eigen middenspanningscabine.

Een vlasverwerkingsbedrijf in Wielsbeke zat precies daar en vermeed de cabine met een generator en een batterij.

Waarom duwt één zware machine je aansluiting op papier naar middenspanning?

Een aansluiting wordt gedimensioneerd op het slechtste moment, en voor één zware motor is dat de start. Rechtstreeks op het net vraagt hij een veelvoud van zijn vermogen in bedrijf tot hij op toeren is. Tel de rest van de site erbij, en het getal springt boven wat laagspanning kan geven.

Je zou een cabine en jarenlang gereserveerd vermogen betalen voor een start van een paar seconden. Het grootste deel van de dag draait de machine op een fractie van dat vermogen, of staat ze stil. Een zwaardere aansluiting dimensioneert alles op dat slechtste moment.

Op fora beschrijven eigenaars dezelfde muur. "De compressor kan niet direct op het stopcontact, anders klapt de zekering direct," schreef een stukadoor op r/Klussers. Hij kreeg te horen dat hij "minimaal een 50 kVA aggregaat" nodig had "om de aanloopstroom te kunnen leveren".

Een steenzagerij met een motor van 75 kW vroeg in de Victron-community wie haar motoren kon laten draaien zonder uitvallen. Een landbouwer met een pelletinstallatie vond "geen leverancier die kan garanderen dat zijn systeem werkt met meerdere 3-fase motoren".

Een illustratief voorbeeld, geen klantcase: een motor van 75 kW vraagt ongeveer 90 kVA op vollast, met een gangbaar rendement en arbeidsfactor. De startfactoren zijn vuistregels van Cummins Generator Technologies.

Een aansluiting boven 250 kVA is bij Fluvius altijd middenspanning met een klantcabine. Tussen 25 en 250 kVA beslist Fluvius (Fluvius aansluittarieven).

Op welk net je bedrijf zit en wat dat verandert: hoogspanning of laagspanning voor een bedrijf. Of die cabine de moeite waard is: hoogspanningscabine of batterij.

Hoe hoog is de aanloopstroom van een motor?

Stilstaand gedraagt een motor zich bijna als een kortsluiting, dus trekt hij een heel hoge stroom tot hij op toeren is. Die aanloopstroom bouwt vooral het magnetisch veld op, geen nuttig vermogen.

Cummins Generator Technologies, dat alternatoren voor generatoren bouwt, geeft 4 tot 9 keer de kVA in bedrijf voor een directe start. Motoren voor een hoog aanloopkoppel vragen 10 keer, speciale pompmotoren met laag koppel maar 3,5 keer. Tijdens een directe start is de arbeidsfactor maar 0,1 tot 0,2.

ABB geeft 5,5 tot 7 keer de nominale stroom, met een aanloopkoppel van 1,9 tot 2,1 keer het koppel op volle toeren. Die stroom geeft het koppel om een belaste machine los te trekken. Cummins noemt een geladen transportband of een breker met een vastzittende steen als lasten die een harde, directe start nodig hebben.

Dat is de keerzijde van elke truc om de aanloopstroom te beperken: minder stroom betekent minder koppel. Kan de voeding niet volgen, dan valt de hoofdschakelaar uit of zakt de spanning voor andere machines, contactoren en elektronica. Bij een generator hoor je de motor in toeren zakken.

Waarom een nieuwe pomp of machine een kleine aansluiting doet uitvallen: meer vermogen zonder zwaardere aansluiting.

Aanloopstroom beperken: direct, ster-driehoekschakeling, softstarter of frequentiesturing?

Elke startmethode ruilt aanloopstroom in tegen aanloopkoppel. Een directe start geeft het meeste koppel en de hoogste stroom, frequentiesturing de laagste stroom met volledige controle. Ster-driehoek en softstarter zitten ertussen.

Volgens ABB dalen bij ster-driehoek aanloopstroom en aanloopkoppel tot een derde van een directe start, met hoge overgangsstromen bij het omschakelen. De eerste (ster)fase vraagt ongeveer 2,5 keer de kVA in bedrijf (Cummins). Een slecht ingestelde omschakeling geeft een tweede piek tot 5 keer.

In de landbouwpraktijk geeft Inagro 4 tot 6 keer de nominale stroom voor een klassieke ster-driehoekschakeling. Met een frequentieregelaar is dat ongeveer 1,5 tot 2 keer.

Frequentiesturing bespaart ook energie op pompen en ventilatoren die niet altijd vol debiet nodig hebben. Het gemiddelde toerental verlagen van 100% naar 80% kan in sommige toepassingen tot ongeveer 50% besparen (Inagro).

Voor een zware machine is de sturing vaak het goedkoopste deel van het vermijden van een cabine. Ze verlaagt niet het vermogen dat de machine op vollast nodig heeft.

Hoe vangt een batterij-omvormer de start van een motor op?

Een batterij-omvormer is een tweede voeding naast je aansluiting of generator, met een piekvermogen ruim boven zijn continu vermogen. Bij de start haalt hij de extra stroom voor die seconden uit de batterij.

De datasheet van de Victron Quattro, de omvormer uit ons uitgewerkte voorbeeld op de pagina oplossingen, toont beide getallen. Voor de Quattro 48/8000:

• Continu vermogen bij 25 °C: 6.400 W (8.000 VA); 5.500 W bij 40 °C.
• Piekvermogen: 16.000 W, dus ongeveer 2,5 keer het continu vermogen, heel even.
• Maximale kortsluitstroom aan de uitgang: 100 A gedurende één seconde.

De Quattro 48/15000 levert 12.000 W continu en 25.000 W als piek. Drie toestellen vormen een 3-fase voeding; tot vier sets van drie toestellen van 15 kVA draaien parallel, samen 180 kVA. Met PowerAssist vult de batterij te weinig net- of generatorvermogen meteen aan, en laadt ze weer op als de last daalt.

Een set die heel even 2,5 keer zijn vermogen levert, vangt geen directe start van 7 keer op, tenzij ze ruim overgedimensioneerd is. Met frequentiesturing of een softstarter zakt de start naar ongeveer het vermogen in bedrijf. Dan volstaat de draaiende last plus marge, en daarom kijken we eerst naar de startmethode.

Een eigenaar waarschuwde dat een centrale 3-fase omvormer "een flinke schop krijgt telkens je op een startknop drukt". Meet met een meter met piekwaarde, raadde hij aan, want "de pieken kunnen ongelooflijk hoog zijn".

Een ander noemde drie grenzen die tegelijk moeten houden: de aanloopstroom van de motor, de overbelastbaarheid van de omvormer en de batterijstroom.

Waarom start het vlasverwerkingsbedrijf in Wielsbeke zijn machine op een generator?

Omdat één machine de zware verbruiker is, en ze draait zolang het werk duurt. Op straatelektriciteit was een grote cabine op middenspanning nodig. In Wielsbeke start een generator de vlasmachine en draait hij tijdens het werk, zoals bij een betoncentrale.

Stopt de machine, dan stopt ook de generator en draaien de kleinere verbruikers op de batterij. De generator is gedimensioneerd op de machine, de batterij op de rest van de dag, niet op de start.

Een aggregaat dat een zware motor moet opstarten, heeft zijn eigen startprobleem. Cummins schrijft dat het starten van motoren generatorbouwers "technische problemen blijft bezorgen". Het dimensioneert de alternator op de start-kVA en de spanningsdip die de site aanvaardt.

Softstarters en frequentieregelaars brengen harmonischen mee die een generator merkt, dus de startmethode telt ook daar. Lees hoe een generator met batterij off-grid het werk verdeelt, en hoe een omschakelaar voor een aggregaat in je bedrijf net en generator wisselt.

Wanneer vervangt een batterij de middenspanningscabine, en wanneer niet?

Een batterij vervangt de cabine als de zware last kort duurt of beperkt is in uren, en het net of een generator haar tussendoor bijlaadt. Draait de machine elke dag het grootste deel van de dag op vol vermogen, dan komt die energie uit een cabine of een generator.

Een plantenkwekerij in Jabbeke toont de middenweg. Haar aansluiting van 3x400 V 32 A was te klein voor een nieuwe bewateringspomp. Het voorstel was middenspanning, aan hoge prijs.

We plaatsten frequentiesturing op de zwaarste pompen en een semi off-grid systeem van 45 kVA en 92,4 kWh. De straataansluiting bleef, enkel als lader, voor een zwaardere 63 A die de pompen wel kan bedienen.

Ligt de draaiende last ruim boven 63 A, dan is een bedrijfsbatterij achter de aansluiting of transformator de volgende stap. Zit je al op middenspanning met een transformator te klein voor de nieuwe machine? Lees transformator te klein in je bedrijf.