Klíčové aspekty hvězdicových a trojúhelníkových zapojení v elektromotorech

Elektrické motory zaujímají klíčovou roli v dnešních průmyslových procesech. Slouží jako základ pro mnoho výrobních operací, poskytují potřebnou energii a efektivitu – od malých zařízení až po obrovské výrobní komplexy. Mezi různé typy elektromotorů patří třífázový modely vynikají svou popularitou.

Třífázové elektromotory jsou známé svými účinnost a spolehlivosta přitom vyžaduje minimální náklady na údržbu. Hlavním aspektem, který vyžaduje pozornost při provozu těchto zařízení, je správné připojení. Je důležité správně vybrat mezi schématy zapojení hvězda a trojúhelník, což určuje provoz a účinnost samotného motoru.

U třífázových elektromotorů existují dva důležité typy připojení – „Trojúhelník“ a „Hvězda“. Na příkladu těchto připojení se podíváme na to, která možnost je nejvhodnější pro konkrétní výrobní potřeby. Začněme základními pojmy.

„Trojúhelník“ a „Hvězda“: Jaký je rozdíl?

Třífázové motory obvykle obsahují tři samostatná vinutíumístěné uvnitř statoru. Tato vinutí jsou od sebe vzdálena 120 stupňů. Nejjednodušší model třífázového asynchronního motoru s rotorem nakrátko obsahuje pouze tři vinutí, i když existují i ​​složitější modely s velkým počtem vinutí, násobkem tří.

Důležité je, jak tato tři vinutí připojit k napájecím vodičům, z nichž mohou být tři nebo čtyři. Pochopení správného zapojení je nezbytné pro zajištění efektivního provozu motoru. Dále se podrobně podíváme na to, jak se to dělá a jaké vlastnosti má každý z těchto způsobů připojení.

Hvězda a trojúhelník jsou dva základní způsoby připojení v třífázových elektrických systémech. Připojení Star je čtyřvodičový systém, zatímco připojení Delta je třívodičový systém.

Tyto obvody se používají nejen v elektromotorech, ale i v dalších zařízeních třífázových sítí, včetně transformátorů a topných těles (topných těles). Již dříve jsme diskutovali o vlastnostech paralelního a sériového připojení topných prvků k dvoufázové a třífázové síti a také porovnali připojení „hvězda“ a „trojúhelník“.

Hvězdné spojení: U tohoto typu zapojení jsou fázové vodiče připojeny k začátku vinutí (U1, V1, W1) a konce vinutí jsou spojeny dohromady v jednom bodě, který se také nazývá nulový vodič. Připojení nulového vodiče v tomto případě není nutné, protože zátěž je obvykle symetrická.

Trojúhelníkové připojení: Zde jsou začátek jednoho vinutí a konec dalšího zapojeny do série a tvoří uzavřenou smyčku ve tvaru trojúhelníku. Napájení je přiváděno do připojovacích bodů a nulový vodič se v tomto případě nepoužívá.

U obou typů spojení je důležité to pochopit na diagramu mohou být označeny odlišně. V případě připojování topných těles, jako jsou topná tělesa, je důležité dodržet logiku obvodů, přičemž konkrétní umístění začátku a konce těles nehraje roli.

Výběr schématu zapojení: Praktické rady

přihláška správné schéma zapojení vinutí v třífázových asynchronních motorech má klíčový význam pro elektrikáře pracující s elektrickými sítěmi 220/380 voltů. Při připojování motoru je důležité vědět, jak vybrat vhodný obvod.

Třífázové asynchronní motory lze rozdělit do dvou kategorií: s možností změny schématu zapojení vinutí a bez něj.

Motory první kategorie mívají na svorkovnicích šest vodičů. V závislosti na napětí sítě, ke které je motor připojen, můžete zvolit vhodné schéma zapojení vinutí. Spojení lze provést pomocí měděných tyčí nebo drátových propojek. Svorkovnice elektromotoru jsou uspořádány tak, že pomocí pouhých tří propojek můžete nakonfigurovat požadovaný vzor připojení – „Hvězda“ nebo „Trojúhelník“.

Pro výběr požadovaného obvodu je nutné důsledně dodržet správné spojení začátků a konců vinutí se svorkami a správné umístění propojek. Aby byl tento proces snazší, výrobci často umisťují na kryt motoru štítek s vyznačením pozic propojek pro každý okruh, což elektrikářům značně usnadňuje práci.

Určení vhodného schématu zapojení: Hvězda nebo trojúhelník?

Volba mezi obvody „Hvězda“ a „Trojúhelník“ pro připojení vinutí třífázového motoru závisí na síťovém napětí. Tato schopnost přepínání obvodů je navržena tak, aby přizpůsobila motor různým úrovním napětí.

Jak vybrat správné schéma? Rozhodnutí je založeno na jmenovitém síťovém napětí, které je obvykle uvedeno na typovém štítku motoru.

Pokud je například na typovém štítku uvedeno „Δ/Y 220/380“, znamená to, že při síťovém napětí 220 voltů by mělo být použito zapojení „trojúhelník“ a při napětí 380 voltů zapojení „hvězda“. V případě připojení k jednofázové síti 220 V pomocí kondenzátorů jsou vinutí zapojena také podle obvodu „Trojúhelník“.

Pokud je na typovém štítku uvedeno pouze jedno napětí a symbol schématu zapojení (například „Δ“ nebo „Y“), znamená to schéma zapojení pevného vinutí bez možnosti jeho změny. V tomto případě musí být motor zapojen podle uvedeného schématu, aby byl zajištěn správný a bezpečný provoz.

Následky nesprávného zapojení v obvodech „Hvězda“ a „Trojúhelník“.

Nesprávné připojení vinutí v obvodech „hvězda“ a „trojúhelník“ může vést k vážným následkům. Tento problém ilustruje příklad žárovek.

Předpokládejme, že tři žárovky dimenzované na 220 V jsou připojeny k síti 380/220 V. Při správném zapojení podle obvodu „Star“ bude každá lampa přijímat 220 voltů, což odpovídá jejímu jmenovitému napětí. Pokud však omylem použijete obvod „Trojúhelník“, každá lampa obdrží 380 voltů, což je výrazně vyšší než její jmenovité napětí a povede k jejich vyhoření.

Podobná věc se stane s třífázové motory. Pokud je motor určený pro připojení na 220 V omylem připojen k 380 V, může to vést k poškození vinutí a porucha motoru. Tato chyba může způsobit zkrat, přehřátí a další vážné problémy.

To znamená, že správná volba schématu zapojení a jeho správné provedení jsou klíčové pro zajištění bezpečnosti a spolehlivého provozu elektrických zařízení. To zdůrazňuje nutnost striktně dodržovat specifikace a pokyny výrobce.

Vliv přepnutí schématu zapojení z „Star“ na „Delta“ na Power

Přepnutí schématu zapojení vinutí z „Hvězda“ na „Trojúhelník“ ovlivňuje spotřebu energie zátěže. Při konstantním napájecím napětí a zátěži se výkon ztrojnásobí. To je způsobeno skutečností, že napětí napříč každou zátěží, stejně jako proud, se zvýší faktorem √3 (přibližně 1.73).

V obvodu „Hvězda“ s proudem 1 ampér se celkový výkon rovná:

S=√3×Ul×Iл

S= 1.73 × 380 Volt × 1 Ampér = 657.4 VA

Výkon jedné lampy bude v tomto případě 220 VA.

Při přechodu na obvod „Trojúhelník“ se napětí na každé lampě zvýší na 380 voltů. V souladu s tím se fázový proud také zvýší 1.73krát. Vzhledem k tomu, že lineární proud v obvodu „Hvězda“ je již 1.73krát větší než fázový proud, lze celkový výkon v obvodu „Trojúhelník“ vypočítat jako:

S=√3×Ul×Il=1.73×380 Volt × (1.73 Ampér × 1.73) = 1972 VA

To znamená, že výkon na lampu v obvodu „Trojúhelník“ bude 657 VA.

Je důležité si uvědomit, že i když spotřeba energie roste, neznamená to, že motor bude produkovat více výkonu. Motor, když je připojen k příslušnému napětí (220 voltů pro hvězdu a 380 voltů pro trojúhelník), bude pracovat při svém jmenovitém výkonu, jak je uvedeno v jeho specifikacích. Přepnutím obvodu se změní parametry napětí a proudu, ale neovlivní jmenovitý výkon motoru.

Tepelně odolné keramické svorkovnice od Elemag

Firma Elemag nabízí kvalitní keramické svorkovnice pro elektromotory. Tyto svorky jsou pro svou tepelnou odolnost a spolehlivost ideální pro zajištění bezpečného připojení elektromotorů k elektrickým sítím.

Použití keramických svorkovnic poskytuje řadu výhod:

1. Vysoká teplotní odolnost: Mastkový kámen dobře odolává vysokým teplotám, což je kritické pro elektromotory pracující v intenzivních podmínkách.
2. Spolehlivost a bezpečnost: Keramické podložky odolávají přehřátí a poskytují spolehlivé spojení, čímž se minimalizuje riziko zkratu.
3. Snadná instalace a použití: Naše svorkovnice jsou navrženy tak, aby jejich instalace a připojení byly co nejpohodlnější a nejjednodušší.
4. Trvanlivost: Keramické materiály jsou známé svou trvanlivostí a odolností proti opotřebení, což zajišťuje dlouhou životnost podložky.

Svorkovnice od Elemag bude optimální volbou pro zajištění bezpečného a efektivního připojení elektromotorů různých typů a výkonů.

Asynchronní motory, mající řadu nepopiratelných výhod, jako je spolehlivost v provozu, vysoký výkon, schopnost odolávat velkým mechanickým přetížením, nenáročnost a nízké náklady na údržbu a opravy díky jednoduchosti konstrukce, mají samozřejmě své jisté nevýhody.

V praxi se používají hlavní způsoby připojení třífázových elektromotorů k síti: „zapojení do hvězdy“ a „zapojení do trojúhelníku“.

Při spojení třífázového elektromotoru s hvězdou jsou konce jeho statorových vinutí spojeny dohromady, spojení nastane v jednom bodě a na začátek vinutí je přivedeno třífázové napětí (obrázek 1).

Při zapojení třífázového elektromotoru pomocí schématu zapojení „trojúhelníku“ jsou statorová vinutí elektromotoru zapojena do série tak, že konec jednoho vinutí je spojen se začátkem dalšího a tak dále (obr. 2).

Aniž bychom zacházeli do technických a teoretických základů elektrotechniky, je známo, že elektromotory s vinutími spojenými hvězdou pracují hladší a měkčí než elektromotory s vinutími spojenými trojúhelníkem, je třeba poznamenat, že když jsou vinutí spojena pomocí hvězda, elektromotor nemůže vyvinout plný výkon. Při zapojení vinutí podle zapojení do trojúhelníku elektromotor pracuje na plný jmenovitý výkon (což je 1,5krát větší výkon než při zapojení do hvězdy), ale zároveň má velmi vysoké rozběhové proudy.

V tomto ohledu pro snížení rozběhových proudů je vhodné (zejména u elektromotorů s vyšším výkonem) zapojit podle zapojení hvězda-trojúhelník; Zpočátku se start provádí podle obvodu „hvězda“, po kterém (když elektromotor „nabral rychlost“) dojde k automatickému přepínání podle obvodu „trojúhelníku“.

Další verze řídicího obvodu motoru

Připojení napájecího napětí přes rozpínací (normálně sepnutý) kontakt časového relé K1 a rozpínací kontakt K2 v obvodu cívky spouštěče K3.

Po zapnutí startéru K3 svými rozpínacími kontakty rozepne obvody cívky startéru K2 s kontakty K3 (blokování náhodného sepnutí) a sepne kontakt K3 v silovém obvodu cívky magnetického startéru K1, který je v kombinaci s kontakty časového relé.

Při zapnutí spouštěče K1 se sepnou kontakty K1 v obvodu cívky magnetického spouštěče K1 a současně sepne časové relé, otevře se kontakt časového relé K1 v obvodu cívky spouštěče K3 a sepne kontakt časového relé K1 v obvodu cívky spouštěče K2.

Vypnutím vinutí spouštěče K3 se sepne kontakt K3 v obvodu cívky magnetického spouštěče K2. Po zapnutí startéru K2 otevře své kontakty K2 v obvodu silové cívky startéru K3.

_{( Začátek vinutí statoru: U1; V1; W1. Konce vinutí: U2; V2; W2. Na svorkovnici jsou svorníky začátku a konce vinutí umístěny v přesném pořadí: W2; U2; V2 ; umístěné pod nimi: U1;}

Třífázové napětí je přiváděno na začátek vinutí U1, V1 a W1 přes silové kontakty magnetického spouštěče K1. Když je magnetický spouštěč K3 spuštěn pomocí jeho kontaktů K3, dojde ke zkratu, spojující konce vinutí U2, V2 a W2 k sobě navzájem.

Po nějaké době se aktivuje časové relé v kombinaci se startérem K1, vypne startér K3 a současně zapne K2, sepnou se silové kontakty K2 a napětí je přivedeno na konce vinutí motoru U2, V2 a W2. Elektromotor se tak zapíná v trojúhelníkovém vzoru.

Pro spouštění motorů pomocí obvodu hvězda-trojúhelník vyrábějí různí výrobci takzvaná spouštěcí relé, která mohou mít různá jména: „Startovací relé“, „start-trojúhelník“ atd., ale jejich účel je stejný:

RVP-3, VL-32M1, D6DS (Rakousko), VL-163 (Ukrajina), CRM-2T (Česká republika), TRS2D (Česká republika), 1SVR630210R3300 (ABB), řada 80 (Finder) a další.

Typický obvod se spouštěcím časovým relé (relé hvězda/trojúhelník) pro řízení startu třífázového asynchronního motoru:

Výkon : Pro snížení startovacích proudů je třeba motor nastartovat v následujícím pořadí: nejprve zapnout do hvězdy při nízkých otáčkách, poté přepnout do trojúhelníku.
První rozjezd s trojúhelníkem vytvoří maximální točivý moment a poté přepnutí do hvězdy (startovací moment je 2x menší) s dalším provozem ve jmenovitém režimu, když elektromotor „nabral otáčky“, dojde k automatickému přepnutí na trojúhelník , stojí za to zvážit, jaké je zatížení hřídele před spuštěním, Koneckonců, točivý moment na hvězdě je oslabený, takže tento způsob startování pravděpodobně nebude vhodný pro velmi zatížené motory a může selhat.