Schémata zapojení pro vinutí hvězdicového a trojúhelníkového motoru, jaký je rozdíl
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: Co je to pulzní relé – schéma zapojení pro ovládání osvětlení
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:
- 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.
- 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.
- 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
