Zapojení asynchronního elektromotoru pomocí zapojení hvězda-trojúhelník – články

Asynchronní elektromotor je jednou z klíčových součástí moderních průmyslových a domácích systémů. Jeho hlavní funkcí je přeměna elektrické energie na mechanickou práci. Vysoká spolehlivost, jednoduchá konstrukce a hospodárnost učinily tento typ motoru velmi oblíbeným. Při jeho provozu však mohou nastat určité potíže, zejména vysoké startovací proudy. Když je motor přímo připojen k síti, mohou být tyto proudy 10–20krát vyšší než jmenovitá hodnota. Tím dochází k výraznému zatížení (úbytku napětí) elektrické sítě a spínacího zařízení, což způsobuje riziko poškození, zejména při častých startech nebo v případě motorů s vysokým výkonem.

Problémy spojené s vysokými zapínacími proudy

• Přetížení výkonových transformátorů, které může způsobit přehřátí nebo nouzové vypnutí.
• Snížení síťového napětí, které negativně ovlivňuje provoz jiných zařízení.
• Rychlé opotřebení spínacích prvků, jako jsou stykače nebo spínače.
• Nebezpečí poškození vinutí motoru v důsledku nadměrného tepla.

Ke snížení těchto rizik existuje několik metod pro omezení zapínacích proudů, z nichž nejoblíbenější je použití spojení hvězda-trojúhelník.

Co je to obvod hvězda-trojúhelník?

Zapojení hvězda-trojúhelník je technika pro snížení startovacích proudů změnou způsobu připojení vinutí motoru. Nejprve jsou vinutí zapojena do hvězdy, což umožňuje snížit proud na 3násobek jmenovité hodnoty. Jakmile motor dosáhne určité rychlosti, vinutí se přepne na trojúhelníkový obvod, který poskytuje maximální výkon.

Tento obvod je účinný, ale je použitelný pouze pro motory, které toto spínání podporují. K tomu je nutné, aby připojovací skříň motoru měla šest svorek, které umožňují změnu konfigurace připojení. Níže uvedený obrázek ukazuje, jak taková krabice vypadá:

Stanovení parametrů motoru

Pokud není připojovací skříňka přístupná, informace o podpoře hvězda-trojúhelník naleznete na typovém štítku motoru. Obsahuje údaje o jmenovitém napětí a proudu v každém režimu. Například zapojení do hvězdy má obvykle jmenovité napětí 690 V a výrazně nižší jmenovitý proud než zapojení 400 V do trojúhelníku.

• První fáze: startování motoru v hvězdicovém okruhu, což snižuje startovací proud.
• Druhá fáze: po 5–10 sekundách (v závislosti na mechanismu a setrvačnosti) se vinutí přepne na obvod „trojúhelník“. Tím je zajištěn plný výkon motoru.

Schéma zapojení

Pro realizaci obvodu hvězda-trojúhelník se používá spínací zařízení, které se skládá ze tří stykačů, tepelného relé a časového relé. Níže je schéma zapojení:

Princip činnosti obvodu

• Po stisku tlačítka „Start“ (S2) se přivede napájení do stykače K1 a K3, který uzavře vinutí v obvodu „hvězda“. Zároveň se aktivuje časové relé K4, které začne odpočítávat čas.
• Po stanovené době (obvykle 5–10 sekund) relé K4 vypne stykač K3 a zapne stykač K2, čímž přepne vinutí do trojúhelníkového obvodu.
• Pro zastavení motoru stiskněte tlačítko „Stop“ (S1), čímž se otevře napájecí obvod.

Blokovací kontakty K2.2 a K3.2 zajišťují ochranu před současnou aktivací stykačů K2 a K3, která by mohla vést ke zkratu.

Výhody a omezení

• Snížení startovacího proudu.
• Snížené mechanické zatížení motoru a připojeného zařízení.
• Snadná implementace, pokud máte vhodné spínací zařízení.

• Nevhodné pro motory s pevnou konfigurací vinutí (t.j. 3 vodiče vycházejí z vinutí do spojovací krabice).
• Vyžaduje dodatečné náklady na časová relé a stykače.
• Při přechodu z hvězdy do trojúhelníku jsou možné mechanické vibrace.
• Není možné snížit rozběhový proud blízko jmenovitému.

Závěr

Obvod hvězda-trojúhelník je účinný způsob, jak snížit startovací proudy a chránit elektrickou síť před přetížením. Jeho použití umožňuje prodloužit životnost zařízení a zajistit stabilní provoz systému. Důležité je zvolit správné parametry časového relé (nespínat příliš brzy, ale ani nezdržovat) a zajistit správné seřízení obvodu, aby nedošlo k poškození motoru nebo spínacího zařízení. Ale pro případy, kdy je potřeba omezit rozběhový proud blízko jmenovité hodnoty, je nutné použít frekvenční měnič. Velmi často se používají při spouštění motorů z generátorů (dieselových nebo benzinových).

Aby se rotor asynchronního motoru spustil v pohybu a nedošlo k vyhoření elektromotoru AIR během spouštění, měly by být konce statorových vinutí správně připojeny k síti střídavého proudu s provozním napětím: 220 voltů, 380 voltů a 660 voltů .

Obecné průmyslové asynchronní elektromotory AIR lze připojit do třífázové sítě “Trojúhelník” nebo “Hvězda”. V závislosti na výkonu je výrobce elektromotorů AIR navržen pro provoz se dvěma jmenovitými napětími 220V/380V nebo 380V/660V, tedy dvěma způsoby generace: hvězdicový obvod a trojúhelníkový obvod.

Pro snížení startovacích proudů elektromotoru je při startování motoru nutné dodržet správnou posloupnost schémat zapojení vinutí: nejprve připojte hvězdu při nízkých otáčkách, poté přepněte na trojúhelník.

Jak správně zapojit vodiče motoru?

Při připojení třífázového elektromotoru podle schématu hvězdicová spojení – začátek vinutí je spojen s fázemi a konce statorových vinutí třífázového elektromotoru musí být spojeny dohromady v jednom bodě, poté je na začátek vinutí motoru přivedena energie.

Při připojení třífázového elektromotoru podle schématu delta spojení — statorová vinutí elektromotoru jsou zapojena do série, jedno vinutí je spojeno začátkem dalšího a tak dále až do konce.

Schéma “hvězda”.	Připojovací napětí
	220/380 380 V – “hvězda” 220 V – “trojúhelník”

Schéma “trojúhelník”	Připojovací napětí
	380/660 380 V – “trojúhelník” 660 V – “hvězda”

Typy a typy připojení motoru AIR. Foto svorkovnice

Schéma zapojení hvězdy

Při zapojení vinutí do hvězdy pracuje třífázový elektromotor na plný výkon, což je o 30 % více než výkon při zapojení motoru do trojúhelníku. Při připojení hvězdou jsou při provozu elektromotoru pozorovány velmi velké hodnoty startovacích proudů.

Hlavní výhody metody hvězdicového připojení pro elektromotor jsou:

• Hladký start
• Zvýšená spolehlivost
• Odolnost proti krátkodobému přetížení

S tímto schématem zapojení je skutečný výkon elektromotoru menší než deklarovaný.

Schéma zapojení do trojúhelníku

Elektromotor s připojením vinutí do trojúhelníku pracuje hladší a měkčí, na rozdíl od elektromotorů s připojením vinutí do hvězdy. Při zapojení vinutí do trojúhelníku nemůže elektromotor vyvinout výkon deklarovaný výrobcem.

Výhody připojení třífázového motoru v trojúhelníkové konfiguraci:

• Maximální výkon
• Zvýšený točivý moment
• Zvýšená tažná kapacita

Nevýhody způsobu připojení: elektromotory zapojené do trojúhelníku se více zahřívají.

Kombinované připojení motoru

Hvězdicové zapojení zajistí elektromotoru plynulý rozběh, ale maximálního deklarovaného výkonu elektromotoru nebude dosaženo. Při zapojení do trojúhelníku elektromotor pracuje na deklarovaný výkon, existuje však možnost, že rozběhový proud poškodí izolaci vinutí.

Z důvodu snížení rozběhových proudů se u velkých a výkonných elektromotorů (od 5,5 kW 3000 ot./min – AIR100L2) doporučuje použít zapojení hvězda-trojúhelník. Tento způsob zapojení zajistí prvotní start elektromotoru dle schématu “Hvězda”, poté, co elektromotor nabere otáčky, bude provedeno automatické přepínání podle schématu “trojúhelník”. Kombinované schéma zapojení tedy ochrání elektromotor a na výstupu získáte maximální výkon motoru.

Aktuální modely třífázových asynchronních elektromotorů na Ukrajině:

• AIR 71A2, AIR 71B4, AIR 71B2
• AIR 80A2, AIR 80B4, AIR 80B2
• AIR 90L6, AIR 90L4, AIR 90L2
• AIR 100S4, AIR 100S2, AIR 100L4
• AIR 112MV6, AIR 112M4, AIR 112M2
• AIR 132S4, AIR 132M4, AIR 132M2
• AIR 160S4, AIR 160M4, AIR 160M2

• AIR 180S4, AIR 180M4, AIR 180M2
• VZDUCH 200M2, VZDUCH 200M4, VZDUCH 200L2
• AIR 200L4, AIR 225M4, AIR 225M2
• AIR 250S2, AIR 250S4, AIR 250M2
• AIR 280S2, AIR 280S4, AIR 280M2
• AIR 315S2, AIR 315S4, AIR 315M2
• AIR 355S2, AIR 355S4, AIR 355M2

Problémy při výběru zapojení elektromotoru

Při nákupu elektromotoru vyvstává řada otázek, např.: jak zapojit třífázový elektromotor, jaké schéma zapojení použít (hvězda nebo trojúhelník) pro spolehlivý provoz, jaká je odolnost proti přetížení, vyplatí se přeplácet kvalitu a spolehlivost nebo výběr levného motoru. Specialisté «ZEMO» připraven odpovědět na všechny vaše otázky. Pomůžeme vám koupit třífázový asynchronní elektromotor o výkonu od 0,12 do 315 kW, pochopit, jak správně připojit elektromotor k napájení a jak samostatně určit požadované schéma zapojení pro výrobní zařízení.