Jak zjistit, zda je motor zapojen do hvězdy nebo trojúhelníku?

Uvažujme obvody pro připojení hvězdicových a trojúhelníkových asynchronních motorů v kontextu jejich napájení z frekvenčních měničů. Nejprve si trochu osvěžíme paměť v teorii.

Co jsou “hvězda” a “trojúhelník”

Typicky se používají asynchronní motory se třemi vinutími, která mohou být zapojena dvěma způsoby – hvězda (symbol “Y”) nebo trojúhelník (Δ nebo D). Připojovací obvod musí zajistit normální provoz motoru při dostupném napájecím napětí.

První věc, kterou musíte při výběru okruhu zvážit, jsou údaje na typovém štítku motoru. Udává parametry pro obě schémata. Nejdůležitějším parametrem je napájecí napětí. Napětí „hvězdy“ je 1,73krát (přesněji druhá odmocnina ze 3) větší než napětí „trojúhelníku“. Pokud je například uvedeno, že napájecí napětí motoru připojeného podle obvodu „hvězda“ je 380 V, můžete s jistotou říci, aniž byste se podívali na typový štítek, že pro zapnutí obvodu „trojúhelník“ potřebují napětí 220 V. V tomto případě napětí 380 B odpovídá síťovému napětí ve standardní síti a motor lze připojit do hvězdy přes stykač nebo přes frekvenční měnič. Totéž platí pro případy, kdy je „trojúhelníkové“ napětí uvedené na typovém štítku 380 V. Poté vynásobením 1,73 získáme „hvězdové“ napětí rovné 660 V.

Tyto dva typy motorů, lišící se napájecím napětím (220/380 a 380/660 V), se v praxi používají v naprosté většině případů a mají své vlastní připojovací vlastnosti, které budeme zvažovat níže.

Klasický design hvězda/trojúhelník

Při napájení „přímo“ z průmyslové sítě s lineárním napětím 380 V jsou vhodné oba typy motorů. Musíte se jen ujistit, že obvod vinutí je sestaven pro požadované napětí.

V praxi se však pro napájení v obvodu hvězda/trojúhelník používá druhý typ pohonu (380/660 V). Tento obvod se používá ke snížení startovacího proudu výkonných motorů, který může několiknásobně překročit provozní proud. Navzdory skutečnosti, že tento proud je krátkodobý, během zrychlení dochází k výraznému elektrickému a mechanickému přetížení napájecí sítě a pohonu – vždyť v prvním zlomku sekundy může být proud motoru 10krát vyšší než jmenovitá hodnota, postupně klesající během procesu zrychlování.

Schéma zapojení hvězda/trojúhelník je uvedeno v mnoha zdrojích, proto si jen krátce připomeňme, jak to funguje.

Aby byl proces spouštění šetrnější, nejprve se na vinutí motoru zapojená do hvězdy přivede napětí 380 V. Protože provozní napětí tohoto obvodu musí být vyšší (660 V), motor běží se sníženým výkonem. O několik sekund později, po roztočení pohonu, se zapne „trojúhelník“, pro který je provozní napětí 380 V, a motor dosáhne jmenovitého výkonu.

Podívali jsme se na klasické zapojení a nyní se podíváme na to, v jakých případech použít připojení motorů do hvězdy a trojúhelníku při napájení z frekvenčního měniče.

Frekvenční měniče na 220V

Když je měnič kmitočtu napájen z jedné fáze (fázové napětí 220 V), lineární napětí na jeho výstupu nemůže být větší než 220 V. Pro napájení asynchronního motoru z jednofázového měniče je tedy nutné připojit vinutí měniče s napětími 380/220 V v zapojení do trojúhelníku. Stejný motor zapojený do hvězdy bude pracovat se sníženým výkonem.

Frekvenční měniče na 380V

Třífázové měniče jsou univerzálnější z hlediska připojení motorů s různým napájecím napětím. Hlavní věcí je sestavit obvod pro napětí 380 V ve svorkovnici (boru) motoru. Právě tato možnost se používá ve většině frekvenčních měničů pracujících v průmyslových zařízeních.

Střídač s možností přepínání hvězda/trojúhelník

Některé měniče pracující s výkonnými motory mají schopnost rychle přepínat provozní schéma. To se provádí za účelem rozšíření rozsahu nastavení otáček motoru směrem nahoru od jmenovitých. Metoda je založena na skutečnosti, že zapojení do hvězdy poskytuje vyšší točivý moment při nízkých otáčkách, zatímco zapojení do trojúhelníku poskytuje vyšší točivý moment při vysokých otáčkách. Můžete nastavit výstupní frekvenci, při které dochází ke spínání, dobu pauzy (zpoždění) pro spínání a parametry motoru pro první a druhý režim.

Frekvenční měniče tohoto typu mají výstupy pro sepnutí příslušných stykačů, zajišťujících vytvoření potřebných spínacích obvodů.

Nastavení měniče pro obvody do hvězdy a trojúhelníku

Při výběru schématu připojení je třeba mít na paměti, že některé parametry v nastavení měniče jsou citlivé na výběr typu obvodu, například jmenovité napětí a jmenovitý proud.

Stává se, že je nutné připojit motor sestavený do trojúhelníkového obvodu pro napětí 220 V na výstup třífázového měniče, jehož lineární napětí při frekvenci 50 Hz je 380 V. Je zřejmé, že v tomto případě musí být motor připojen do hvězdy, ale někdy to nelze provést.

Existuje cesta ven. Je nutné uvést, že jmenovitá frekvence motoru není 50 Hz, jak je uvedeno na typovém štítku, ale 87 Hz (1,73krát více). Podobně je potřeba nastavit maximální výstupní frekvenci převodníku. V důsledku toho, že poměr U/F na výstupu měniče zůstane nezměněn, bude při frekvenci 50 Hz napětí na vinutí motoru přesně 220 V. V tomto případě musí být horní pracovní frekvence motoru nastavit na 50 Hz.

Výhodou tohoto zapojení je možnost zvýšit pracovní frekvenci motoru nad 50 Hz, přičemž do 87 Hz motor neztratí provozní točivý moment. V tomto případě je důležité sledovat mechanické opotřebení systému a zahřívání pohonu.

Téměř žádná výroba se v dnešní době neobejde bez výkonného asynchronního elektromotoru. Při spouštění takového motoru je startovací proud 3-8krát vyšší než jmenovitý proud potřebný pro provoz v normálním stabilním režimu. K roztočení rotoru z klidu je zapotřebí velký rozběhový proud. To vyžaduje mnohem více úsilí než dále udržovat konstantní počet otáček v daném časovém úseku. Značné rozběhové proudy u asynchronních motorů jsou velmi nežádoucím jevem, protože to může vést ke krátkodobému nedostatku energie pro další zařízení připojená ke stejné síti (pokles napětí). Existuje mnoho příkladů takového vlivu, jak ve výrobě, tak v každodenním životě. První věc, která vás napadne, je „blikání“ žárovky, když je svařovací stroj v provozu, ale existují i ​​vážnější případy: pokles napětí může způsobit vadnou dávku zboží ve výrobě, což vede k velkým finančním a pracovním nákladům. náklady. Vysoký zapínací proud může také způsobit značné tepelné přetížení vinutí motoru, což má za následek stárnutí izolace, poškození a nakonec vyhoření motoru. To vše nás motivovalo k nalezení řešení, jak minimalizovat startovací proudy. Jedním z takových řešení je metoda spouštění motoru hvězda-trojúhelník. Nejprve pojďme zjistit, co je „hvězda“ a co je „trojúhelník“ a jak se od sebe liší. Hvězda a trojúhelník jsou nejběžnější a prakticky používaná schémata zapojení pro třífázové elektromotory. Při zapnutí třífázového elektromotoru s hvězdou (viz. Obrázek 1) konce statorových vinutí jsou spojeny dohromady, spojení nastává v jednom bodě nazývaném nulový bod nebo nulový bod. Na začátek vinutí je přivedeno třífázové napětí. Když jsou vinutí statoru zapojena do hvězdy, vztah mezi lineárním a fázovým napětím je vyjádřen vzorcem:

U l = U f ⋅ 3 U _ l = U _ f cdot sqrt

kde:
U_л – napětí mezi dvěma fázemi;
U_ф – napětí mezi fázovým a nulovým vodičem;
Hodnoty lineárních a fázových proudů se shodují, tzn. I_л = I_ф. Když je třífázový elektromotor zapnutý v trojúhelníkovém vzoru (viz. Obrázek 2) statorová vinutí elektromotoru jsou zapojena do série. Konec jednoho vinutí je tedy spojen se začátkem dalšího, napětí je v tomto případě aplikováno na spojovací body vinutí. Při připojení vinutí statoru k trojúhelníku se fázové napětí rovná lineárnímu napětí mezi dvěma vodiči: U_л =U_ф. Proud ve vedení (síti) je však větší než proud ve fázi, který je popsán vzorcem:

I l = I f ⋅ 3 I _l=I _f cdot sqrt

kde:
I_л — lineární proud;
I_ф — fázový proud. Ukazuje se, že spojením vinutí s „hvězdou“ snížíme lineární proud, což jsme původně hledali. Toto schéma má však také nevýhodu: jak vidíme ze vzorce, startovací moment motoru je přímo úměrný fázovému napětí:

M n = m ⋅ U 2 ⋅ r 2 ´ ⋅ p 2 ⋅ π ⋅ f ( ( r 1 + r 2 ´ ) 2 + ( x 1 + x 2 ´ ) 2 ) M _n = < m cdot U^2 cdot akutní r_2 cdot p >přes

kde:
U — fázové napětí vinutí statoru;
r₁ — aktivní odpor fáze vinutí statoru
r₂ — snížená hodnota činného odporu fáze vinutí rotoru;
x₁ — indukční reaktance fáze vinutí statoru;
x₂ — snížená hodnota indukční reaktance stacionární fáze vinutí rotoru;
m — počet fází;
p — počet párů tyčí. Aby to bylo jasnější, podívejme se na příklad: předpokládejme, že pracovní obvod vinutí asynchronního elektromotoru je „trojúhelník“ a lineární napětí napájecí sítě je 380 V, odpor vinutí statoru Z = 10 Ohmů. Pokud jsou vinutí během spouštění zapojena do hvězdy, napětí a proud ve fázích se sníží:

U f = U l 3 = 380 3 = 220 V U_ph= over = konec = 220V
Fázový proud se rovná proudu vedení a rovná se:
I f = I l = U f Z = 220 10 = 22 AI _ph = I _l = nad = nad = 22A

Poté, co motor dosáhne požadované rychlosti, tj. zrychlí, přepneme vinutí z „hvězdy“ na „trojúhelník“, v tomto případě dostaneme zcela jiné hodnoty proudu a napětí:

U f = U l = 380 BU _f = U _ l = 380 B
I f = U f Z = 380 10 = 38 AI _f = nad = nad = 38A
I l = 3 ⋅ I f = 3 ⋅ 38 = 65 AI _l= sqrt cdot I _f=sqrt cdot3=38A

V souladu s tím je při spouštění motoru podle obvodu „hvězda“ fázové napětí √3krát menší než lineární napětí a při spouštění obvodu „trojúhelník“ jsou stejné. Z toho vyplývá, že točivý moment při startování podle schématu „hvězda“ je 3krát menší, což znamená, že spuštěním motoru podle tohoto schématu nebudeme schopni dosáhnout jmenovitého výkonu motoru. Při řešení jednoho problému vzniká druhý, neméně akutní než zvýšené náběhové proudy. Stále však existuje jediné řešení: je nutné zkombinovat obvody připojení motoru tak, aby při spouštění výkonného motoru nebyl v síti velký proud a poté, co motor dosáhne otáček potřebných pro svůj provoz, přešel na „ trojúhelník“ obvod, který umožňuje bezproblémovou práci se 100% zátěží. Časové relé Finder 80.82 se s tímto úkolem dokonale vyrovná. Když je relé připojeno k napájení, kontakt se okamžitě sepne, což je zodpovědné za připojení do hvězdy. Po určité době, kdy otáčky motoru dosáhnou provozní frekvence, se rozepne kontakt hvězda a sepne se kontakt zodpovědný za zapojení do trojúhelníku. Kontakty zůstanou v této poloze, dokud nebude relé odpojeno od napájení. Vizuální schéma činnosti tohoto relé je uvedeno v Obrázek 3. Podívejme se podrobněji na implementaci tohoto schématu v praxi. Platí pouze pro motory, jejichž typový štítek označuje „Δ/Y 380/660V“. Na Obrázek 4 je představena výkonová část obvodu hvězda-trojúhelník, která využívá tři elektromagnetické spouštěče. Jak bylo popsáno dříve, pro ovládání přepínání z hvězdy na trojúhelníkový obvod musíte použít relé Finder 80.82. Na Obrázek 5 Je uvedeno schéma ovládání pomocí tohoto relé. Pojďme analyzovat provozní algoritmus tohoto obvodu: Po stisknutí tlačítka S1.1 je cívka spouštěče KM1 pod napětím, v důsledku čehož se silové kontakty KM1 sepnou a pomocí přídavného kontaktu KM1.1 se samočinně zapne. je realizováno oživení startéru. Současně je přivedeno napětí na časové relé U1. Kontakty časového relé 17-18 jsou sepnuté a startér KM2 je zapnutý. Motor tedy startuje podle schématu „hvězdy“. Po čase T (viz Obrázek 3), kontakt časového relé 17-18 se okamžitě rozepne, časové zpoždění Tu uplyne a kontakt 17-28 se sepne. V důsledku toho bude fungovat startér KM3, který se přepne na obvod „trojúhelník“. Normálně sepnuté kontakty spouštěčů KM2.2 a KM3.2 se používají k zamezení současné aktivace spouštěčů KM2 a KM3. Pro ochranu motoru před přetížením je v silovém obvodu instalováno tepelné relé KK1. V případě přetížení tepelné relé otevře silový obvod a řídicí obvod přes kontakt KK1.1. Motor se zastaví po stisknutí tlačítka S1.2, čímž se přeruší samopřídržný obvod a odpojí se cívka startéru KM1. Shrneme-li to, co bylo napsáno, můžeme dojít k závěru, že pro usnadnění startování výkonného elektromotoru se doporučuje zpočátku jej spustit podle „hvězdového“ obvodu, což může výrazně snížit startovací proudy, snížit pokles napětí v sítě, ale nedovolí motoru dosáhnout svého jmenovitého provozního režimu. Pro dosažení jmenovitého režimu motoru je nutné přepnout vinutí statoru do trojúhelníkového obvodu. Obvod pro spínání vinutí z hvězdy do trojúhelníku je realizován pomocí časového relé Finder 80.82, ve kterém se nastavuje doba rozběhu elektromotoru.

1. GOST 11828-86 “Stanovení točivých momentů a rozběhových proudů.”
2. Veshenevsky S.N. Charakteristika motorů v elektrických pohonech. // 6. vydání, revidováno – Moskva, nakladatelství “Energia”, 1977
3. Voinarovsky P. D. Elektromotory // Encyklopedický slovník Brockhause a Efrona: v 86 svazcích (82 svazcích a 4 doplňkové) – Petrohrad, 1890-1907

• Článek „Spuštění asynchronního elektromotoru hvězda-trojúhelník o výkonu 30 kW pomocí časového relé Finder 80.82“ ve formátu pdf – 1,37 MB