Hvězda nebo trojúhelník. Optimální zapojení asynchronního elektromotoru

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.

Asynchronní elektromotory se vyznačují svou účinností a životností. Nespornými výhodami takového zařízení jsou jeho jednoduchá konstrukce, vysoký výkon a provozní spolehlivost. Jsou nenáročné na opravy a údržbu a dostupné náklady na asynchronní elektromotory vám umožňují ušetřit na jejich nákupu. Výrobky jsou také schopny odolat mechanickému namáhání. Díky těmto výhodám jsou asynchronní elektromotory velmi žádané mezi spotřebiteli z celého světa.

Co musíte věnovat pozornost

Navzdory výhodám tohoto vybavení má některé funkce, kterým je třeba věnovat pozornost. Lze je připojit k řízenému systému pomocí 3 schémat: trojúhelník, hvězda a trojúhelník. Každý z nich má své vlastní vlastnosti.

Vlastnosti spouštěcích obvodů elektromotorů

Při připojení zařízení hvězdicového typu jsou konce statorových vinutí elektromotoru spojeny v jednom bodě. Na začátek těchto vinutí je přiváděn třífázový elektrický proud. Při připojení podle trojúhelníkového diagramu mají konce statorových vinutí sekvenční typ připojení jeden po druhém: začátek každého vinutí je připojen ke konci předchozího vinutí. Obrázky 1 a 2 jasně ukazují schémata zapojení do hvězdy a trojúhelníku.

Typ zapojení do hvězdy způsobuje měkký chod elektromotoru a jeho plynulý rozběh oproti trojúhelníku. V tomto případě však zařízení výrazně ztrácí výkon. Ve srovnání s trojúhelníkem mohou být ztráty až 1.6násobné. Pokud je nutné provozovat elektromotor na plný výkon uvedený v dokumentaci, použijte trojúhelníkové schéma. V tomto případě však mohou být zapínací proudy příliš vysoké, což může výrazně poškodit provoz zařízení.

Kombinované schéma startu

Chcete-li snížit hodnotu zapínacích proudů, ale zároveň neudržet přijatelnou úroveň výkonu, použijte zapojení do trojúhelníku. Jedná se o kombinovaný typ zapojení, relevantní pro asynchronní elektromotory s vysokým výkonem. Zvláštností schématu je, že zařízení je spuštěno s hvězdou a následná práce, když je dosaženo optimálních technických hodnot, probíhá s trojúhelníkem. Schéma zapojení hvězda-trojúhelník je znázorněno na obrázku 3:

Pro zajištění bezpečného spouštění elektromotorů na principu zapojení do trojúhelníku dodává řada výrobců průmyslových a domácích zařízení své výrobky speciálním spouštěcím relé. Alternativní názvy těchto prvků jsou start time relay nebo start delta. Schéma zapojení elektromotoru pomocí spouštěcího relé je znázorněno na obrázku níže:

Výkon

Pro zachování optimálních parametrů počátečního spouštění a dalšího provozu elektromotoru se doporučuje použít kombinovaný princip zapojení do trojúhelníku. Ve většině modelů zařízení již byl princip hvězdy implementován, zbývá pouze uspořádat trojúhelník.

Pokud je nutné provozovat zařízení v režimu maximálního možného výkonu, musí být zařízení zapojeno podle principu delta. V tomto případě se však musíte postarat především o kabeláž, protože silný nárazový proud může poškodit izolaci.

Před připojením motoru a během jeho dalšího provozu se důrazně doporučuje i vysoce kvalifikovaným odborníkům, aby si prostudovali pokyny. Zde je uveden preferovaný způsob připojení. Pokud potřebujete zajistit pouze plynulý rozběh elektromotoru i při poklesu výkonu, použijte schéma zapojení do hvězdy.

Doporučené produkty

Asynchronní elektromotory se vyznačují svou účinností a životností. Nespornými výhodami takového zařízení jsou jeho jednoduchá konstrukce, vysoký výkon a provozní spolehlivost. Jsou nenáročné na opravy a údržbu a dostupné náklady na asynchronní elektromotory vám umožňují ušetřit na jejich nákupu. Výrobky jsou také schopny odolat mechanickému namáhání. Díky těmto výhodám jsou asynchronní elektromotory velmi žádané mezi spotřebiteli z celého světa.

Co musíte věnovat pozornost

Navzdory výhodám tohoto vybavení má některé funkce, kterým je třeba věnovat pozornost. Lze je připojit k řízenému systému pomocí 3 schémat: trojúhelník, hvězda a trojúhelník. Každý z nich má své vlastní vlastnosti.

Vlastnosti spouštěcích obvodů elektromotorů

Při připojení zařízení hvězdicového typu jsou konce statorových vinutí elektromotoru spojeny v jednom bodě. Na začátek těchto vinutí je přiváděn třífázový elektrický proud. Při připojení podle trojúhelníkového diagramu mají konce statorových vinutí sekvenční typ připojení jeden po druhém: začátek každého vinutí je připojen ke konci předchozího vinutí. Obrázky 1 a 2 jasně ukazují schémata zapojení do hvězdy a trojúhelníku.

Typ zapojení do hvězdy způsobuje měkký chod elektromotoru a jeho plynulý rozběh oproti trojúhelníku. V tomto případě však zařízení výrazně ztrácí výkon. Ve srovnání s trojúhelníkem mohou být ztráty až 1.6násobné. Pokud je nutné provozovat elektromotor na plný výkon uvedený v dokumentaci, použijte trojúhelníkové schéma. V tomto případě však mohou být zapínací proudy příliš vysoké, což může výrazně poškodit provoz zařízení.

Kombinované schéma startu

Chcete-li snížit hodnotu zapínacích proudů, ale zároveň neudržet přijatelnou úroveň výkonu, použijte zapojení do trojúhelníku. Jedná se o kombinovaný typ zapojení, relevantní pro asynchronní elektromotory s vysokým výkonem. Zvláštností schématu je, že zařízení je spuštěno s hvězdou a následná práce, když je dosaženo optimálních technických hodnot, probíhá s trojúhelníkem. Schéma zapojení hvězda-trojúhelník je znázorněno na obrázku 3:

Pro zajištění bezpečného spouštění elektromotorů na principu zapojení do trojúhelníku dodává řada výrobců průmyslových a domácích zařízení své výrobky speciálním spouštěcím relé. Alternativní názvy těchto prvků jsou start time relay nebo start delta. Schéma zapojení elektromotoru pomocí spouštěcího relé je znázorněno na obrázku níže:

Výkon

Pro zachování optimálních parametrů počátečního spouštění a dalšího provozu elektromotoru se doporučuje použít kombinovaný princip zapojení do trojúhelníku. Ve většině modelů zařízení již byl princip hvězdy implementován, zbývá pouze uspořádat trojúhelník.

Pokud je nutné provozovat zařízení v režimu maximálního možného výkonu, musí být zařízení zapojeno podle principu delta. V tomto případě se však musíte postarat především o kabeláž, protože silný nárazový proud může poškodit izolaci.

Před připojením motoru a během jeho dalšího provozu se důrazně doporučuje i vysoce kvalifikovaným odborníkům, aby si prostudovali pokyny. Zde je uveden preferovaný způsob připojení. Pokud potřebujete zajistit pouze plynulý rozběh elektromotoru i při poklesu výkonu, použijte schéma zapojení do hvězdy.