Care este avantajul unei pompe monofazate față de una trifazată?

Se alimentează din rețeaua obișnuită a casei, la 230 V, fără branșament trifazat. Pentru puțurile casnice și irigațiile mici, unde puterea necesară e de ordinul unui kilowatt sau doi, e varianta cea mai simplă. Dezavantajele apar la puteri mari: curent mai mare pentru aceeași putere, cuplu de pornire mai mic și dependența de condensator.

Până la ce putere se fac pompe submersibile monofazate?

În gamele uzuale de motoare submersibile de 4 țoli, varianta monofazată acoperă puterile mici și medii, de regulă până în jur de 2,2 kW, iar unii producători oferă și trepte mai mari. Peste acest nivel, curentul absorbit și curentul de pornire devin greu de suportat de un circuit casnic, iar trifazatul e alegerea normală.

De ce pornește greu o pompă monofazată?

Cele mai frecvente cauze sunt un condensator slăbit, o tensiune prea mică la bornele motorului, de obicei din cauza unui cablu subdimensionat, și un rotor frânat de nisip. Un motor care bâzâie fără să pornească și declanșează protecția termică după câteva secunde are aproape întotdeauna una dintre aceste trei probleme. Verificarea condensatorului se face de un electrician, cu circuitul scos de sub tensiune și condensatorul descărcat.

Pot conecta o pompă monofazată la orice priză?

Tehnic, o pompă mică merge dintr-o priză, dar corect este un circuit dedicat, cu disjunctor ales pentru curentul motorului și cu protecție diferențială de tip A, 30 mA. Circuitul, secțiunea cablului și protecțiile se stabilesc de un electrician autorizat pe baza curentului de pe plăcuța pompei și a lungimii reale a cablului.

Ce se întâmplă dacă pompa primește tensiune prea mică?

Pentru aceeași sarcină, motorul absoarbe un curent mai mare, se încălzește mai mult și pornește mai greu, iar condensatorul și bobinajul îmbătrânesc mai repede. Ca regulă de proiectare, căderea de tensiune pe cablu se ține la câteva procente, adesea sub 3% la funcționare normală, iar tensiunea la bornele motorului trebuie să rămână în toleranța din manualul lui.

Pompă submersibilă monofazată: când o alegi și ce limite are

10 min citire · 1991 cuvinte · Scris de Stefan

Pompă submersibilă monofazată la 230 V: până la ce putere are sens, căderea de tensiune pe cablu, condensatorul, pornirea și protecțiile necesare.

O pompă submersibilă monofazată este alegerea firească pentru un puț casnic: se leagă la rețeaua de 230 V a casei, nu cere branșament trifazat și acoperă fără probleme puterile de care are nevoie o gospodărie. Limitele ei nu vin din pompă, ci din motor și din cablu. Motorul monofazat depinde de un condensator ca să pornească, trage mai mult curent decât un trifazat de aceeași putere și e sensibil la tensiune scăzută. Cablul lung până la fundul puțului face ca exact tensiunea scăzută să fie problema cea mai des întâlnită.

În anunțuri apare adesea ca „pompă submersibilă 220V”. E același lucru: tensiunea nominală a rețelei de joasă tensiune în Europa este 230 V, iar denumirea de 220 V a rămas din standardele mai vechi.

Cum pornește un motor monofazat și de ce are nevoie de condensator

Un motor trifazat primește trei tensiuni decalate în timp și produce singur un câmp magnetic rotitor. Un motor monofazat primește una singură, care produce un câmp care pulsează, dar nu se rotește. Dacă rotorul stă pe loc, nu are în ce parte să pornească.

Soluția este o a doua înfășurare, legată printr-un condensator. Condensatorul decalează curentul din această înfășurare față de cea principală, iar cele două împreună creează un câmp rotitor suficient cât rotorul să pornească și să funcționeze.

Trei configurații întâlnite la pompele submersibile

Configurație	Unde stă condensatorul	Cuplu la pornire	Ce implică la service
Condensator permanent, în cutia de comandă	la suprafață, lângă tablou	moderat	condensatorul se schimbă fără scoaterea pompei
Condensator integrat în motor	în pompă, în puț	moderat	orice defect de condensator înseamnă scoaterea pompei
Condensator de pornire și de funcționare, cu releu de comutare	în cutia de comandă	mai mare	mai multe componente, dar pornire sigură la coloane înalte

Condensatorul permanent și cel de pornire

Condensatorul permanent (de funcționare) rămâne în circuit tot timpul. E soluția cea mai răspândită la puterile mici și medii, pentru că e simplă și are un randament bun în funcționare.

Condensatorul de pornire are capacitate mai mare și stă în circuit doar primele momente, până când motorul prinde turație; apoi un releu îl scoate. Dă un cuplu de pornire mai mare și se folosește la puterile mai mari din gama monofazată sau acolo unde pompa trebuie să pornească sub o coloană înaltă de apă.

Condensatorul, oricare ar fi, e componenta care îmbătrânește cel mai repede din motor. Căldura, tensiunea scăzută și pornirile foarte dese îi scad capacitatea, iar un condensator slăbit face motorul să tragă mai mult curent și să se încălzească. De aceea configurația cu condensator în cutia de comandă, la suprafață, e mai prietenoasă cu întreținerea.

Dacă pompa bâzâie și nu pornește, nu o reporni de zece ori la rând. Fiecare încercare încălzește bobinajul cu rotorul blocat. Se oprește alimentarea și se caută cauza.

Până la ce putere are sens monofazatul

Curentul absorbit de un motor monofazat se calculează cu:

I = P ÷ (U × cosφ × η)

P — puterea utilă a motorului, în wați
U — tensiunea, 230 V
cosφ — factorul de putere, de obicei în jur de 0,8 la motoarele mici
η — randamentul motorului, de ordinul 0,6–0,7 la motoarele submersibile mici

Pentru un motor de 1,1 kW rezultă circa 9 A, iar pentru 2,2 kW circa 16–17 A. Pentru comparație, un motor trifazat de 2,2 kW la 400 V absoarbe de circa trei ori mai puțin pe fază. Valoarea corectă pentru instalația ta e cea de pe plăcuța motorului; calculul servește la verificarea ordinului de mărime.

De aici rezultă limita practică. În gamele uzuale de motoare submersibile de 4 țoli, monofazatul acoperă puterile mici și medii, de regulă până în jur de 2,2 kW. Mai sus apar trei probleme deodată:

curentul de funcționare începe să ceară circuite și cabluri mari pentru o instalație casnică;
curentul de pornire, de câteva ori mai mare decât cel nominal, produce căderi de tensiune care se simt în toată casa;
cablul până la pompă trebuie să aibă secțiuni tot mai mari ca să țină căderea de tensiune în limite.

Pentru o gospodărie obișnuită, cu un puț de câteva zeci de metri, puterea necesară se încadrează de regulă sub această limită. Un exemplu de ordin de mărime: 3 m³/h ridicați la 60 m înseamnă o putere hidraulică de 9,81 × 1000 × (3 ÷ 3600) × 60 ≈ 490 W. La un randament al pompei de circa 55%, puterea la arbore iese în jur de 0,9 kW, deci un motor de 1,1 kW. Punctul de lucru exact se verifică cu calculatorul de dimensionare a pompei.

Când înălțimea sau debitul cer mai mult, detaliile sunt în articolul despre pompele pentru foraje adânci.

Pompa submersibilă monofazată și căderea de tensiune pe cablu

La o pompă de suprafață, cablul are câțiva metri. La o pompă submersibilă, are adâncimea puțului plus distanța până la tablou, adesea câteva zeci de metri. Pe această lungime se pierde tensiune, iar motorul primește mai puțin decât pleacă din tablou.

Pentru un circuit monofazat, căderea de tensiune se estimează cu:

ΔU = 2 × L × I × ρ ÷ S

L — lungimea cablului pe un sens, în metri (factorul 2 ține cont de dus și întors)
I — curentul motorului, în amperi
ρ — rezistivitatea cuprului, 0,0178 Ω·mm²/m la 20 °C, mai mare când cablul e cald
S — secțiunea conductorului, în mm²

Exemplu calculat

Pompă de 1,1 kW, curent de 9,2 A, montată la 40 m adâncime; de la gura puțului până la tablou mai sunt 15 m. Lungimea cablului: 55 m.

Secțiune	Cădere de tensiune la funcționare	Procent din 230 V	La pornire, curent de 4 ori mai mare
1,5 mm²	12,0 V	5,2%	circa 21%
2,5 mm²	7,2 V	3,1%	circa 12,5%
4 mm²	4,5 V	2,0%	circa 8%

Secțiunea cablului se alege după tensiunea care ajunge la motor, nu după curentul pe care îl suportă cablul.

Ultima coloană pornește de la ipoteza unui curent de pornire de patru ori mai mare decât cel nominal; valoarea reală e în fișa motorului. Ea arată de ce contează secțiunea: la 1,5 mm², în momentul pornirii, motorul primește cu o cincime mai puțină tensiune, adică exact când are nevoie de cuplu maxim. Un motor monofazat pornește greu în aceste condiții, stă mai mult cu rotorul frânat și se încălzește.

Calculul cu cuprul cald dă valori cu circa un sfert mai mari, deci varianta de 2,5 mm² ajunge la aproape 4% în funcționare. Pentru o instalație care va merge ani la rând, secțiunea de 4 mm² este alegerea prudentă. Pentru lungimea și curentul tău, folosește calculatorul de secțiune a cablului.

Ce trebuie reținut:

secțiunea cablului se alege după căderea de tensiune pe lungimea reală, nu doar după curentul admis termic;
lungimea include și traseul orizontal până la tablou, nu doar adâncimea puțului;
cablul de coborâre în puț trebuie să fie de tip submersibil, cu manta rezistentă la apă, iar îmbinarea cu cablul motorului se face cu un set de joncțiune etanș;
tensiunea la bornele motorului trebuie să rămână în toleranța din manual; ca reper general, standardul pentru mașini electrice rotative definește o zonă normală de funcționare de ±5% față de tensiunea nominală.

Protecțiile unei pompe monofazate

Pompa lucrează în apă, nevăzută, și pornește singură. Protecțiile nu sunt opționale, iar fiecare acoperă alt tip de defect.

Protecție	Ce apără	Observație pentru monofazat
diferențial de tip A, 30 mA	persoanele, la un defect de izolație în cablu sau motor	tipul AC nu e suficient lângă electronică
disjunctor	cablul, la scurtcircuit și suprasarcină mare	curba trebuie să tolereze vârful de pornire
protecție termică	bobinajul, la suprasarcină prelungită	la multe motoare e integrată în motor sau în cutia de comandă
protecție la mers în gol	etanșarea și motorul, când apa scade	sonde de nivel, plutitor sau releu pe curentul absorbit
releu de tensiune	motorul și condensatorul, la subtensiune sau supratensiune	util în zonele cu rețea slabă, unde tensiunea scade seara sau vara

Cum lucrează fiecare dintre ele, de ce diferențialul de tip AC nu e suficient și cum se verifică instalația sunt explicate în articolul despre protecțiile electrice ale pompelor submersibile. Montajul se face de un electrician autorizat.

Porniri dese: dușmanul motorului monofazat

Fiecare pornire trece prin motor un curent de câteva ori mai mare decât cel nominal și încălzește bobinajul și condensatorul. Manualele motoarelor submersibile dau un număr maxim de porniri pe oră; depășirea lui scurtează durata de viață fără niciun semn vizibil.

Cauzele obișnuite ale pornirilor dese sunt la hidraulică, nu la electrică:

vas de expansiune prea mic sau cu presiunea de preîncărcare greșită;
membrana vasului spartă, care face vasul inutil;
presostat cu diferența dintre pornire și oprire prea mică;
o clapetă de sens care nu mai închide și lasă coloana să se golească.

Volumul potrivit al vasului se estimează cu calculatorul pentru vasul de expansiune.

Convertizorul de frecvență rezolvă pornirile dese, dar la monofazat are o condiție importantă: motoarele monofazate cu condensator nu pot fi comandate de orice convertizor. Există convertizoare dedicate acestor motoare, cu domeniu de reglaj limitat, sau varianta cu convertizor alimentat monofazat care dă ieșire trifazată, folosit împreună cu un motor trifazat de 230 V. Compatibilitatea trebuie să apară explicit în documentația ambelor echipamente. Principiul funcționării cu presiune constantă e descris la hidroforul cu inverter.

Alimentarea din generator

Într-o casă fără rețea stabilă, o pompă monofazată poate fi alimentată dintr-un generator, dar dimensionarea generatorului nu se face după puterea pompei.

Curentul de pornire decide. Generatorul trebuie să susțină pentru o fracțiune de secundă un curent de câteva ori mai mare decât cel nominal, fără ca tensiunea să se prăbușească. Un generator ales la limita puterii nominale a pompei va face motorul să bâzâie și să nu pornească. Producătorii de motoare submersibile dau în manuale puterea minimă recomandată a generatorului, care e de regulă de câteva ori mai mare decât puterea motorului.

Frecvența contează și ea. Turația pompei urmează frecvența, iar înălțimea de pompare scade cu pătratul turației. Dacă frecvența generatorului coboară sub sarcină de la 50 Hz la 48 Hz, înălțimea maximă scade la (48 ÷ 50)² ≈ 92%, adică o pompă care dădea 60 m mai dă circa 55 m. La o instalație dimensionată la limită, asta poate însemna presiune insuficientă la etaj.

Reguli practice:

generatorul are regulator automat de tensiune și e dimensionat după indicația din manualul motorului;
pompa se pornește prima, cu celelalte consumatoare oprite, apoi se adaugă restul;
cablul dintre generator și tablou se socotește la căderea de tensiune la fel ca restul circuitului;
protecția diferențială rămâne în circuit și când alimentarea vine din generator, conform schemei stabilite de electrician.

Când treci la trifazat

O pompă submersibilă monofazată rămâne alegerea corectă câtă vreme puterea e mică sau medie și cablul poate fi dimensionat rezonabil. Trifazatul devine alegerea normală când:

puterea necesară depășește gama uzuală a motoarelor monofazate;
puțul e adânc, iar cablul monofazat ar cere secțiuni greu de manevrat;
pompa pornește foarte des sau lucrează continuu ore întregi, cum e cazul la irigațiile mari; vezi pompele pentru irigații din puț;
există deja branșament trifazat pe proprietate.

Motorul trifazat nu are condensator, pornește cu cuplu mai mare, absoarbe mai puțin curent pe fază și suportă mai bine regimul greu. În schimb, cere protecție la lipsa unei faze, un defect care la monofazat nu există.

Citește mai departe

Pompă submersibilă monofazată: avantaje și limite

Întrebări frecvente

În această secțiune găsești răspunsuri clare și concise la cele mai comune întrebări. Scopul este să îți oferim informațiile de care ai nevoie rapid și ușor.

Care este avantajul unei pompe monofazate față de una trifazată?: Se alimentează din rețeaua obișnuită a casei, la 230 V, fără branșament trifazat. Pentru puțurile casnice și irigațiile mici, unde puterea necesară e de ordinul unui kilowatt sau doi, e varianta cea mai simplă. Dezavantajele apar la puteri mari: curent mai mare pentru aceeași putere, cuplu de pornire mai mic și dependența de condensator.
Până la ce putere se fac pompe submersibile monofazate?: În gamele uzuale de motoare submersibile de 4 țoli, varianta monofazată acoperă puterile mici și medii, de regulă până în jur de 2,2 kW, iar unii producători oferă și trepte mai mari. Peste acest nivel, curentul absorbit și curentul de pornire devin greu de suportat de un circuit casnic, iar trifazatul e alegerea normală.
De ce pornește greu o pompă monofazată?: Cele mai frecvente cauze sunt un condensator slăbit, o tensiune prea mică la bornele motorului, de obicei din cauza unui cablu subdimensionat, și un rotor frânat de nisip. Un motor care bâzâie fără să pornească și declanșează protecția termică după câteva secunde are aproape întotdeauna una dintre aceste trei probleme. Verificarea condensatorului se face de un electrician, cu circuitul scos de sub tensiune și condensatorul descărcat.
Pot conecta o pompă monofazată la orice priză?: Tehnic, o pompă mică merge dintr-o priză, dar corect este un circuit dedicat, cu disjunctor ales pentru curentul motorului și cu protecție diferențială de tip A, 30 mA. Circuitul, secțiunea cablului și protecțiile se stabilesc de un electrician autorizat pe baza curentului de pe plăcuța pompei și a lungimii reale a cablului.
Ce se întâmplă dacă pompa primește tensiune prea mică?: Pentru aceeași sarcină, motorul absoarbe un curent mai mare, se încălzește mai mult și pornește mai greu, iar condensatorul și bobinajul îmbătrânesc mai repede. Ca regulă de proiectare, căderea de tensiune pe cablu se ține la câteva procente, adesea sub 3% la funcționare normală, iar tensiunea la bornele motorului trebuie să rămână în toleranța din manualul lui.