Jak propojit svorky vinutí třífázového motoru s hvězdou?

Systém třífázového elektrického proudu byl vyvinut na konci 120. století ruským vědcem M.O. Dolivo-Dobrovolským. Tři fáze, jejichž napětí je vůči sobě posunuto o XNUMX stupňů, kromě jiných výhod usnadňují vytvoření rotujícího magnetického pole. Toto pole s sebou nese rotory nejběžnějších a nejjednodušších třífázových asynchronních elektromotorů.

Tři statorová vinutí takových elektromotorů jsou ve většině případů vzájemně spojena do hvězdy nebo trojúhelníku. V zahraniční literatuře se používají výrazy „star“ a „delta“, zkráceně S a D. Běžnější je mnemotechnické označení D a Y, což může někdy vést k záměně – písmeno D lze označit oběma „hvězdou“ a „trojúhelník“.

Fázová a síťová napětí

Abyste pochopili rozdíly mezi způsoby připojení vinutí, musíte nejprve porozumět konceptům fázového a síťového napětí. Fázové napětí je napětí mezi začátkem a koncem jedné fáze. Lineární – mezi identickými svorkami různých fází.

U třífázové sítě jsou lineární napětí napětí mezi fázemi, například A a B, a fázová napětí jsou mezi každou fází a nulovým vodičem.

Takže napětí Ua, Ub, Uc budou fázová a Uab, Ubc, Uca lineární. Tato napětí se několikrát liší. Takže pro domácí a průmyslovou síť 0,4 kV je lineární napětí 380 voltů a fázová napětí 220 voltů.

Připojení vinutí elektromotoru do hvězdy

Při spojení fází elektromotoru s hvězdou jsou tři vinutí vzájemně spojena ve společném bodě. Každý volný konec je připojen k vlastní fázi sítě. V některých případech je společný bod připojen k neutrální sběrnici napájecího systému.

Čtěte také: Jak vybrat stropní infrazářič?

Obrázek ukazuje, že pro toto připojení je na každé vinutí aplikováno fázové napětí sítě (pro sítě 0,4 kV – 220 voltů).

Připojení vinutí elektromotoru podle vzoru „trojúhelníku“.

V obvodu „trojúhelník“ jsou konce vinutí vzájemně spojeny v sérii. Ukazuje se, že jde o jakýsi kruh, ale v literatuře je název „trojúhelník“ přijímán kvůli často používanému obrysu. V této verzi není kam připojit nulový vodič.

Je zřejmé, že napětí aplikovaná na každé vinutí budou lineární (380 voltů na vinutí).

Porovnání schémat zapojení mezi sebou

Pro vzájemné porovnání obou schémat je nutné vypočítat elektrický výkon vyvíjený elektromotorem při zapnutí tak či onak. K tomu musíme vzít v úvahu koncepty lineárních (Iline) a fázových (Iphase) proudů. Fázový proud je proud protékající fázovým vinutím. Síťový proud protéká vodičem připojeným ke svorce vinutí.

V sítích do 1000 voltů je zdrojem elektřiny transformátor, jehož sekundární vinutí je zapojeno do hvězdy (jinak není možné uspořádat neutrální vodič) nebo generátor, jehož vinutí jsou zapojena podle stejného obvod.

Obrázek ukazuje, že při spojení hvězdou jsou proudy ve vodičích a proudy ve vinutí elektromotoru stejné. Proud ve fázi je určen fázovým napětím:

kde Z je odpor vinutí jedné fáze, lze je považovat za stejné. Můžeme to napsat

Pro zapojení do trojúhelníku jsou proudy různé – jsou určeny lineárním napětím aplikovaným na odpor Z:

Proto pro tento případ.

Nyní můžete porovnat celkový výkon () spotřebovaný elektromotory s různými obvody.

• pro hvězdicové zapojení je celkový výkon ;
• pro zapojení do trojúhelníku je celkový výkon .

Elektromotor tedy při zapnutí do hvězdy vyvine výkon třikrát nižší než při zapojení do trojúhelníku. To má také další pozitivní důsledky:

• spouštěcí proudy jsou sníženy;
• chod motoru a startování jsou plynulejší;
• elektromotor dobře zvládá krátkodobá přetížení;
• tepelný režim asynchronního motoru se stává šetrnějším.

Druhou stranou mince je, že motor s hvězdicovým vinutím nemůže vyvinout maximální výkon. V některých případech nemusí točivý moment ani stačit k roztočení rotoru.

Metody spínání obvodů hvězda-trojúhelník

Většina elektromotorů je navržena tak, aby umožňovala přepínání z jednoho schématu zapojení do druhého. K tomuto účelu jsou začátky a konce vinutí vyvedeny na svorku tak, že pouhou změnou polohy překryvů je možné vytvořit „trojúhelník“ z „hvězdy“ a naopak.

Majitel elektromotoru si může vybrat, co potřebuje – měkký start s nízkými startovacími proudy a plynulým chodem nebo nejvyšší výkon vyvinutý motorem. Pokud je potřeba obojí, lze spínání provést automaticky pomocí výkonných stykačů.

Když stisknete startovací tlačítko SB2, elektromotor se zapne do hvězdicové konfigurace. Stykač KM3 je utažen, jeho kontakty uzavírají svorky vinutí elektromotoru na jedné straně k sobě. Protilehlé terminály jsou připojeny k síti, každý ke své vlastní fázi přes kontakty KM1. Po zapnutí tohoto stykače se do vinutí přivede třífázové napětí a rotor elektromotoru se uvede do rotace. Po nějaké době nastavené na relé KT1 se cívka KM3 sepne, je bez napětí, sepne stykač KM2 a přepne vinutí do „trojúhelníku“.

Přepínání nastává poté, co motor dosáhne otáček. Tento okamžik lze ovládat pomocí snímače rychlosti, ale v praxi je vše jednodušší. Spínání je řízeno časovým relé – po 5-7 sekundách se má za to, že spouštěcí procesy jsou dokončeny a motor lze zapnout do režimu maximálního výkonu. Nemá smysl tento okamžik zdržovat, protože dlouhodobý provoz se zatížením přesahujícím povolené zatížení pro „hvězdu“ může vést k selhání elektrického pohonu.

Při implementaci tohoto režimu si musíte pamatovat následující:

1. Startovací moment motoru s vinutím do hvězdy je výrazně nižší než hodnota této charakteristiky elektromotoru s trojúhelníkovým zapojením, takže startování elektromotoru za obtížných startovacích podmínek tímto způsobem není vždy možné. Prostě se to nebude točit. Mezi takové případy patří elektrická čerpadla pracující s protitlakem atd. Tyto problémy se řeší pomocí motorů s vinutým rotorem, které postupně zvyšují budicí proud během spouštění. Spouštění hvězdou se s úspěchem používá při práci s odstředivými čerpadly pracujícími na uzavřeném ventilu, v případě zatížení ventilátoru na hřídeli motoru atd.
2. Vinutí elektromotoru musí odolat síťovému napětí sítě. Je důležité nezaměňovat elektromotory D/Y 220/380 voltů (obvykle nízkopříkonové indukční motory do 4 kW) a D/Y 380/660 voltů (obvykle 4 kW a více). Síť 660 V se téměř nepoužívá, ale pro spínání hvězda-trojúhelník lze použít pouze elektromotory s tímto jmenovitým napětím. Pohon 220/380 v třífázové síti je zapnutý pouze jako hvězda. Nelze je použít ve spínacím obvodu.
3. Mezi vypnutím stykače do hvězdy a zapnutím stykače do trojúhelníku musí být pauza, aby nedocházelo k překrývání. Nelze ji však zvýšit nad míru, aby se zabránilo zastavení elektromotoru. Pokud si vytvoříte vlastní obvod, možná jej budete muset vybrat experimentálně.

Používá se i zpětné přepínání. Má smysl, pokud výkonný motor dočasně běží s mírnou zátěží. Zároveň je jeho účiník nízký, protože činný příkon je dán úrovní zátěže elektromotoru. Reaktivní je určena především indukčností vinutí, která nezávisí na zatížení hřídele. Pro zlepšení poměru spotřebovaného činného a jalového výkonu můžete přepnout vinutí do hvězdicového obvodu. To lze také provést ručně nebo automaticky.

Spínací obvod lze sestavit pomocí diskrétních prvků – časových relé, stykačů (startérů) atd. Vyrábí se také hotová technická řešení, která kombinují automatický spínací obvod v jednom balení. Na výstupní svorky stačí připojit elektromotor a napájení z třífázové sítě. Taková zařízení mohou mít různé názvy, například „spouštěcí časové relé“ atd.

Připojení vinutí elektromotoru podle různých schémat má své výhody a nevýhody. Základem kompetentního provozu je znalost všech pro a proti. Pak motor vydrží dlouho a přináší maximální účinek.

Jak připojit 3-fázový elektromotor k síti 220 V přes kondenzátor

Časová relé: typy, použití, princip činnosti

Kontrola různých typů elektromotorů pomocí multimetru

Co je fázové a síťové napětí?

Schéma činnosti softstartéru, jeho účel a provedení

Co je to elektromagnetické relé, jejich typy a princip činnosti

Tady se stala taková událost. Muž přinesl na opravu nový motor, který běžel 10 sekund a začal kouřit. Motor připojil trojúhelníkem na běžnou třífázovou síť a na typovém štítku motoru je schéma, které říká: trojúhelník – 230 V. hvězda – 400 V. Obecně to připojil špatně, proto motor shořel.

Pro ty, kteří nechápou, proč nemůžete udělat to, co udělal ten soudruh, který spálil motor, je určen tento článek.

Jednofázové a třífázové elektrické sítě

Jednofázové a třífázové elektrické sítě jsou rozšířeny po celém světě.

Stres jednofázová síť je sinusoida:

Celkové amplitudové napětí převyšuje fázové napětí, které se od něj liší √2/2 krát, tzn.
311.1 x √2/2 = 220,
325.3 x √2/2 = 230,
169.7 x √2/2 = 120.

В třífázová síť fáze jsou vůči sobě posunuty o 120 stupňů. Síťové napětí vyšší než hodnota fáze √3krát, tzn. přibližně 1.73krát, tedy
220 x √3 = 380,
230 x √3 = 400,
380 x √3 = 660,
400 x √3 = 690,
120 x √3 = 208,
277 x √3 = 480.

Síťové napětí třífázové sítě – tento rozhraní napětí, to je to, co je uvedeno na typových štítcích motoru. Fázové napětí (mezi fází a nulovým vodičem) na jmenovkách není uvedeno.

Současně lze relativně vzato předpokládat, že na typovém štítku je uvedeno fázové napětí, ale pouze v případě, že se chystáte připojit motor pouze k jedné fázi přes kondenzátor.

Připojení motorů

Zde jsou známá schémata zapojení trojúhelníku (D) a hvězdy (Y):

Celkem z motoru vychází 6 drátů: to jsou začátky tří vinutí a jejich konce. Zapojení vinutí ve výše uvedeném schématu jsou označena body A, B, C a 0 (poslední je pouze pro hvězdu). Ve svorkovnici je šest označených svorek uspořádáno ve dvou řadách po třech svorkách a svorky začátku a konce vinutí nejsou vzájemně rovnoběžné, ale jsou umístěny tak, aby bylo pohodlnější zapojit do trojúhelníku (tj. spojit začátky některých vinutí s konci jiných):

Někteří občané někdy spojují neutrální vodič s neutrálním bodem při připojení motoru s hvězdou. Není z toho nic dobrého, nemusíte to dělat.

Jak tedy zapojit motor – hvězda nebo trojúhelník? ve skutečnosti Zde je důležité pouze to, jaké napětí přivedete na vinutí motoru. Zda je toto napětí získáno jako sdružené (trojúhelník) nebo sdružené napětí (hvězda mezi fází a nulovým bodem), je pro motor zcela nedůležité.

Příklad pro motor 1.1 kW se jmenovitým napětím vinutí 220 V . OBRÁZEK ​​VLEVO – to je pro RUSKO, kde je 380 V 50 Hz, tzn. 220 V na fázi a vpravo je pro země, kde je třífázové napětí 220 V, 50 Hz (nebo 127 V na fázi) :

U takového motoru bude na typovém štítku uvedeno: D/Y 220V / 380V, 4.9A / 2.8A. V souladu s tím se v těchto dvou případech liší pouze proudy ve vodičích vedoucích k motoru (jsou uvedeny na typovém štítku, zatímco proud ve vinutí bude stejný, jak je vidět na obrázku výše). Proto je pro Rusko (síťové napětí 400 V) pro takový motor nutné použít schéma zapojení do hvězdy.

Jak je vidět z obrázku výše, při připojení k síti s vysokým napětím jsou proudy ve vodičích nižší (2.8A vs. 4.85A), proto v případě použití střídavého frekvenčního měniče (AC) na ovládat motor D/Y 230V / 400V, je lepší použít schéma zapojení do hvězdy a v nastavení měniče nastavit napětí motoru na 400V.

Nyní logická otázka: Pokud pro motor nezáleží na tom, ke kterému obvodu bude připojen, a důležité je pouze napětí na vinutích, tak proč vyrábět motory s různými jmenovitými napětími na stejných vinutích?

Odpověď zní, že motor musí splňovat požadavky konkrétní situace a může být vyžadováno následující:

1. MOŽNOST PŘIPOJENÍ DO TŘÍFÁZOVÉ SÍTĚ
Motor můžete připojit k třífázové síti, jejíž jmenovité napětí vinutí je buď fázové napětí (hvězda) nebo lineární (trojúhelník).

2. MOŽNOST ZAŘAZENÍ DO DOMÁCÍ JEDNOFÁZOVÉ SÍTĚ
Pro správné připojení motoru k jednofázové síti přes kondenzátor je nutné, aby jmenovité napětí vinutí motoru odpovídalo fázové napětí sítě.

3. PŘEPÍNÁNÍ STAR-DELTA
U motorů s volnou zátěží na hřídeli je nejlevnější metodou měkkého rozběhu při zapojení do třífázové sítě rozběh do hvězdy s následným přepnutím do trojúhelníku. Jmenovité napětí vinutí musí být rovné síťovému napětí. Tito. Nejprve se přivede nižší fázové napětí (hvězda – mezi fází a nulovým bodem), a poté se přepne do trojúhelníku, tzn. Začne se dodávat sdružené napětí odpovídající jmenovitému výkonu motoru.

Pokud uděláte tabulku pro všechny tři body pro třífázovou síť 400V 50Hz (Rusko, Evropa, Čína), bude to vypadat takto:

Podobná tabulka pro síť 208V 60Hz (USA, Tchaj-wan, Japonsko):

Jak vidíte, je nemožné vyrobit univerzální motor, který by mohl být zapojen v jedné fázi nebo ve třech fázích, a dokonce ani přepínání hvězda-trojúhelník nebude fungovat. Tito. musíte se něčeho vzdát: buď možnost provozovat motor na jednu fázi přes kondenzátor, nebo možnost měkkého rozběhu přes hvězda-trojúhelník.

Z tohoto důvodu výrobci podmíněně rozdělují všechny motory do dvou kategorií:

1. Nízký výkon (méně než 4-5 kW), především pro účely domácnosti, pro které může být potřeba připojení k jednofázové síti (ne každý dům má třífázovou zásuvku). V Rusku se jedná o motory D230V / Y400V.

2. Motory s výkonem nad 5 kW, které nemají použití v domácnosti, a proto není nutné je zapojovat do jednofázové sítě, ale může se stát, že budou muset při spouštění přepnout z hvězdy do trojúhelníku. V Rusku jsou takové motory D400V / Y690V. Kromě toho lze takové motory připojit k průmyslovým sítím 690 V, jejichž organizace vám umožní ušetřit na pokládání kabelů, protože, jak je uvedeno výše, proudy ve vodičích budou nižší pro sítě s vyšším napětím.

Nízkovýkonné motory

D 230V / Y 400V

Pokud má motor malý výkon (do 4 – 5 kW), pak se většinou vyrábí s možností připojení do jednofázové sítě. Tito. v třífázové síti je spojen s hvězdou a v jednofázové síti s trojúhelníkem přes kondenzátor s fázovým posunem. Pro druhý případ lze také použít spouštěcí kondenzátor (vypne se ihned po spuštění). Vypadá to takto:

Aby mohl být motor připojen k jednofázové síti tímto způsobem, jeho jmenovité napětí každého vinutí se musí rovnat fázovému napětí sítě. To znamená, že pokud je motor plánován pro použití v Rusku nebo Evropě, pak by se jmenovité napětí vinutí mělo rovnat 230 V. V tomto případě lze tento motor použít jak v třífázové síti s lineárním napětím 400 V (zapojení do hvězdy) a v jednofázové síti 230 V (zapojení do trojúhelníku přes kondenzátor). Jedná se o stejné motory, kde je napětí napsáno na typovém štítku D 220V / Y 380V.

Pokud tedy potřebujete použít takový motor v zemi s nižším síťovým napětím, například v USA (kde je lineární napětí 208 V a fázové napětí 120 V), nebude možné připojit takový motor normálně k jejich jednofázové síti přes kondenzátor, ale může být připojen k jejich dvoufázové síti 240 V, pokud je k dispozici.

D 115V / Y 208-230V

Zároveň budou připojeny nízkovýkonové motory určené pro země, kde je standardní napětí nižší než u nás D 127V / Y 220V. Motory s takovým nápisem na typovém štítku však pravděpodobně nenajdete, protože 127 V, 50 Hz je ve světě velmi vzácné napětí (viz zde). Proto s největší pravděpodobností narazíte na motor s typovým štítkem označujícím napětí D 115V / Y 208-230V.

Takový motor je možné připojit ke standardní ruské třífázové síti (všechny tři fáze) pouze přes střídavý frekvenční měnič, protože mají schopnost spínat lineární výstupní napětí: 230 / 400 V.
Může být připojen k jednofázové síti jako hvězda přes kondenzátor. Potom bude napětí dodávané do každého vinutí poloviční než fázové napětí sítě (230 V / 2 = 115 V). Vypadá to takto:

Motory s výkonem nad 5 kW

D 400V / Y 690V

U motorů výkonnějších než 5 kW většinou neposkytují možnost připojení do jednofázové sítě, tzn. Jmenovité napětí vinutí je provedeno tak, aby odpovídalo síťovému napětí. Tito. Standardní schéma pro připojení takových motorů k třífázové síti je trojúhelník. V Rusku a Evropě se jedná o motory se jmenovitým napětím vinutí 400V, tzn. kde je na typovém štítku napsáno D 400V / Y 690V.

Pro určité úlohy, kde je volné zatížení hřídele motoru (ventilační systémy, axiální čerpadla), a obecně pro úlohy, kde je možné regulovat rychlost otáčení hřídele pouze napětím (transformátor), často používají „hvězdu“ schéma zapojení při startu a poté přepnutí na trojúhelník. Tito. při startu je do vinutí přivedeno místo jmenovitých 230V snížené napětí 400V a poté se přepne do normálního režimu (tj. do trojúhelníku). Vlivem volného zatížení hřídele bude i točivý moment při rozjezdu na nízké napětí nižší, tzn. startovací proud nebude tak vysoký jako při startu na jmenovité napětí. Proto se takový start motoru nazývá „jemný“.

Je třeba si uvědomit, že u zátěží, které vyžadují velký točivý moment při spuštění, takový režim naopak povede ke zvýšení proudu ve vinutí a následným nepříjemným událostem.

Navíc je třeba mít na paměti, že připojení motorů i s volným zatížením na hřídeli s hvězdou pro „jemný start“ vůbec neznamená, že pokud je motor neustále provozován podle takového schématu (bez přepnutí na trojúhelník), pak se takový režim stane „jemný“ pro něj. Nízký točivý moment při startu neznamená, že nízké napětí je vhodné pro jeho normální provoz, protože samotný motor (se svými jmenovitými charakteristikami) je obvykle vybrán pro konkrétní zatížení. Trvalý provoz motorů při napětí pod jmenovitým napětím proto někdy vede k jejich selhání. Aby se předešlo případným potížím Motor musí být vždy provozován při jmenovitém napětía pokud potřebujete snížit rychlost otáčení hřídele, musíte použít převodovky nebo frekvenční měniče střídavého proudu a nesnažit se problém vyřešit nejlevnějším způsobem. Mimochodem, frekvenční měnič také mění nejen frekvenci proudu, ale i napětí, ale dělá to moudře.

D 220V / Y 440V, D 277V / Y 480

Motory o výkonu nad 5 kW, vyrobené v USA, budou mít jmenovité napětí vinutí 277 V, protože průmyslové sítě 480 V jsou tam běžné, ale na Tchaj-wanu budou mít podobné motory jmenovité napětí 220 V. Jsou zapojeny do ruské třífázové sítě 400 V hvězdou a do ruské jednofázové sítě přes kondenzátor – v trojúhelníku. Pokud jde o hodnoty napětí, existují motory, kde je zapojení pro sítě 50 Hz a 60 Hz popsáno podrobněji, například takto: