Připojení motoru z hvězdy do 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.

Pro připojení asynchronního elektromotoru do sítě musí být jeho statorové vinutí zapojeno do hvězdy nebo trojúhelníku.

Chcete-li připojit elektromotor k síti pomocí hvězdicového obvodu, musíte všechny konce fází (C4, C5, C6) elektricky připojit k jednomu bodu a připojit všechny začátky fází (C1, C2, C3) do fází sítě. Správné zapojení konců fází elektromotoru podle zapojení „hvězda“ je na obr. 1, a.

Pro zapnutí elektromotoru podle schématu „trojúhelníku“ je začátek první fáze připojen k druhé fázi, začátek druhé ke konci třetí a začátek třetí ke konci první. Připojovací body vinutí jsou připojeny ke třem fázím sítě. Správné zapojení konců fází elektromotoru podle schématu „trojúhelníku“ je znázorněno na Obr. 1, b.

Rýže. 1. Schémata připojení třífázového asynchronního elektromotoru do sítě: a – fáze jsou spojeny hvězdou, b – fáze jsou spojeny trojúhelníkem

Hvězdicové zapojení fází motoru

Rýže. 2. Zapojení fází motoru podle schématu „trojúhelníku“.

Rýže. 3. Hvězdicové a trojúhelníkové zapojení vinutí elektromotoru

Další obrázek se schématy zapojení pro vinutí elektromotoru do hvězdy a trojúhelníku:

Chcete-li vybrat schéma fázového připojení třífázového asynchronního elektromotoru, můžete použít údaje v tabulce 1.

Tabulka 1. Výběr schématu zapojení vinutí

Z tabulky vyplývá, že při připojení asynchronního motoru s provozním napětím 380/220 V do sítě s lineárním napětím 380 V lze jeho vinutí zapojit pouze do hvězdy! Není možné propojit konce fází takového elektromotoru do schématu „trojúhelníku“. Nesprávná volba schématu zapojení vinutí elektromotoru může vést k jeho poruše během provozu.

Možnost zapojení vinutí do trojúhelníku je poskytována pro připojení motorů 660/380 V do sítě s lineárním napětím 660 V a fázovým napětím 380 V. V tomto případě lze vinutí motoru zapojit do obou „ hvězda“ a „trojúhelník“.

Takové motory lze připojit k síti pomocí přepínače hvězda-trojúhelník (obr. 4). Toto technické řešení umožňuje snížit rozběhový proud výkonového třífázového asynchronního elektromotoru s kotvou nakrátko. V tomto případě se nejprve vinutí elektromotoru zapojí do hvězdy (s přepínacími noži ve spodní poloze), poté, když rotor motoru dosáhne jmenovitých otáček, přepne se jeho vinutí do trojúhelníkové konfigurace (horní poloha spínacích nožů).

Rýže. 4. Schéma zapojení třífázového elektromotoru pomocí fázového přepínače z hvězdy do trojúhelníku

Rýže. 5. Zapojení hvězda-trojúhelník

Ke snížení rozběhového proudu při přepínání jeho vinutí z hvězdy do trojúhelníku dochází tím, že místo obvodu trojúhelníku určeného pro dané síťové napětí (660V) je každé vinutí motoru zapnuto na napětí 1,73x menší (380V). V tomto případě se spotřeba proudu sníží 3krát. Výkon vyvíjený elektromotorem při spouštění je také 3krát snížen.

Ale ve spojení se vším výše uvedeným lze taková obvodová řešení použít pouze pro motory se jmenovitým napětím 660/380 V a připojené k síti se stejným napětím. Pokud se pokusíte zapnout elektromotor se jmenovitým napětím 380/220 V pomocí tohoto schématu, selže, protože jeho fáze nemohou být připojeny k síti v „trojúhelníku“.

Jmenovité napětí elektromotoru lze zobrazit na jeho těle, kde je umístěn jeho technický průkaz ve formě kovového štítku.

Pro změnu směru otáčení elektromotoru stačí prohodit libovolné dvě fáze sítě bez ohledu na její schéma zapojení (obr. 6). Ke změně směru otáčení asynchronního elektromotoru se používají ruční elektrické přístroje (reverzační spínače, dávkové spínače) nebo dálkové ovládání (reverzní elektromagnetické spouštěče). Schéma připojení třífázového asynchronního elektromotoru do sítě s reverzačním spínačem je na Obr. 7.

Rýže. 6. Reverzní třífázový asynchronní motor

Rýže. 7. Schéma připojení třífázového elektromotoru k síti pomocí reverzačního přepínače

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře