Spuštění elektromotoru podle schématu hvězda-trojúhelník

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

U elektromotorů bude volba typu zapojení vinutí znamenat možnost provozu v konkrétní síti. Podívejme se blíže na hlavní rozdíly mezi zapojením do hvězdy a do trojúhelníku u elektromotorů a na to, jak je správně provádět.

Jak vytvořit hvězdicové spojení:

• Pomocí speciální propojky jsou konce tří vinutí spojeny v jednom bodě.
• Na počáteční konce vinutí je přiváděno třífázové síťové napětí.
• Fázové napětí vinutí je 220 V a lineární napětí mezi dvěma fázovými vinutími je 380 V.

Když je zapojení vinutí asynchronního motoru hvězdicové, provoz bude plynulý a rozběh pozvolný. Krátkodobé přetížení jsou přijatelné.

Jak vytvořit trojúhelníkové spojení:

• Zapojení do trojúhelníku je provedeno pro lineární síť s napětím 220V.
• Konec vinutí pro fázi A (U2) musí být spojen se začátkem vinutí pro fázi B (V1).
• Konec vinutí B (V2) musí být spojen se začátkem vinutí C (W1).
• Konec vinutí C (W2) by měl být spojen se začátkem vinutí A (U1).
• Připojovací body musí být připojeny k odpovídajícím fázím třífázového napájecího napětí.
• Napětí na třífázovém vinutí a síťové napětí by mělo být 220 V.

Pokud je pro asynchronní motor provedeno zapojení do trojúhelníku, lze dosáhnout maximálního výkonu. Největší význam budou mít proudy při spouštění. Takto připojené motory se mohou zahřívat.

Je třeba poznamenat, že pro asynchronní motory s průměrným výkonem a vyšším je lepší použít hvězdicový obvod. A když je dosaženo jmenovité frekvence, automaticky se přepne na obvod „trojúhelník“.

Co je lepší: zapojení do hvězdy nebo do trojúhelníku?

Obě konfigurace zapojení do hvězdy a trojúhelníku se u asynchronních elektromotorů vyskytují přibližně stejně, protože každá má své výhody.

• Motory využívající zapojení vinutí do hvězdy mají hladký rozběh a hladký chod. Ale zároveň motor nemůže pracovat na plný výkon.
• Při použití zapojení do trojúhelníku může motor pracovat na plný výkon, který deklaruje výrobce dle datového listu. To zvyšuje výkon přibližně 1,5krát ve srovnání s připojením do hvězdy. Současně je podle tohoto schématu vysoký startovací proud. Trojúhelníková konfigurace nemá nulový vodič, takže všechny vysokonapěťové systémy používají tento konkrétní obvod.

Kdy zapojit podle obvodu „trojúhelník“ a kdy „hvězdu“?

Princip činnosti elektromotoru na základě použité konstrukce vinutí. Základní obvody pro třífázové elektromotory jsou hvězda a trojúhelník. Používají se pro energetická zařízení, která pracují v třífázových sítích.

Existuje několik možností propojených obvodů pro napájecí zdroje 380 V:

• Hvězda-star používající nulové jádro.
• Hvězda-hvězda bez nulového vodiče.
• Trojúhelník-trojúhelník.
• Hvězda-trojúhelník.
• Trojúhelník-hvězda.

Zapnutí elektromotoru podle obvodu „hvězda“ při nízkých rychlostech umožňuje snížit zapínací proudy při spouštění a při dosažení vysokých rychlostí se přepne na trojúhelníkový obvod.

Startování v trojúhelníkovém vzoru vám umožní dosáhnout maximálního točivého momentu a přepnutí na hvězdicový vzor vám umožní pokračovat v provozu v nominálním režimu poté, co motor již nabral otáčky.

Před nastartováním motoru stojí za zvážení zatížení hřídele, protože u hvězdicového okruhu je startovací moment oslaben. Tato možnost není vhodná pro připojení přetížených motorů, protože to může vést k poškození elektromotoru.

Výběr schématu zapojení může být nezbytný, když je potřeba připojit třífázový elektromotor k jednofázové síti. Pokud je motor na 380 V připojen k jednofázové síti, použije se zapojení do trojúhelníku.

Proč potřebujete přejít z hvězdy na trojúhelník?

Většina velkých průmyslových podniků používá výkonné asynchronní elektromotory. Startovací proud výkonných elektromotorů je 3-8krát vyšší než jmenovitý proud, který je nezbytný pro stabilní provoz zařízení.

Takto vysoké zapínací proudy jsou nutné k roztočení rotoru z klidového stavu. Při dalším provozu již není potřeba takové množství proudu pro udržení rychlosti.

Univerzálním způsobem, jak využít výhody hvězdicových a trojúhelníkových obvodů, je jejich kombinace. Používá se kombinované schéma zapojení hvězda-trojúhelník. V něm se startování provádí podle schématu „hvězda“ a při dosažení vysokých otáček motoru se automaticky přepne na schéma „trojúhelník“.

Kombinované obvody hvězda-trojúhelník se nejčastěji používají na průmyslových zařízeních, kde je spínací proces plně automatizován. To může výrazně zlepšit účinnost elektromotorů.

Společnost Tekhnosphere LLC nabízí velký výběr elektromotorů pro průmyslový, potravinářský, chemický průmysl, zdravotnická zařízení atd. Zde najdete vybavení předních značek od výrobce se zárukou za nejlepší ceny.