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).