Jak správně připojit 3-fázový motor?

Hned v první fázi bychom se měli rozhodnout pro typ motoru, který zapojíme. K tomu může pomoci štítek na elektromotoru, který obsahuje potřebné informace. Někdy to lze provést čistě vizuálně – protože uvažujeme o zapojení třífázových elektrických strojů, motor s rotorem nakrátko nemá komutátor, ale stroj s vinutým rotorem jej má. Před připojením třífázového motoru stojí za to pochopit jeho konstrukční vlastnosti. Zařízení je založeno na dvou velkých částech: pohyblivém rotoru a statickém statoru. Druhá část má vybrání, kam jde vinutí. Při jeho umístění jsou promyšleny všechny aspekty, aby nerušilo ostatní detaily. Úhlová vzdálenost je ponechána přibližně 120 stupňů. Díky vinutí se objeví dva páry kůlů. Jejich počet mění otáčky rotoru, stejně jako jeho výkon a účinnost. Když je připojen třífázový motor, proud protéká vinutím. Díky tomu se objeví magnetické pole, které kontaktuje vinutí a pohání prvek. Díky těmto procesům se objevuje síla, která spouští pohyblivou část a ovlivňuje ji v různých intervalech. Pokud schéma připojení elektromotoru předpokládá přítomnost pouze jedné fáze a neprovádí se žádná další příprava, pak proud projde jedním vinutím. Nárazová síla nebude dostatečná k posunutí rotoru a udržení rychlosti. Z tohoto důvodu se používají různé typy kondenzátorů, které podporují 3-fázový motor při stabilní dynamice.

Možnosti připojení

Třífázové motory mají vynikající vlastnosti, poměrně širokou škálu modelů a používají se v široké škále zařízení. Proto se používají jak v průmyslových zařízeních s třífázovým napájením, tak v domácích jednofázových elektroinstalacích. Dále rozebereme obě možnosti připojení elektrických strojů.

Vlastnosti připojení třífázového motoru k jednofázové síti

1. Kapacitní obvod. Jedno z vinutí motoru je připojeno přes kapacitu, která tvoří dopředný fázový posun proudu o 90º. Po nastartování lze tento okruh vypnout,
2. Indukční obvod. Funguje v podstatě stejně jako předchozí, pouze fázový posun nastává v opačném směru.

Někdy stačí i mechanické otáčení rotoru, aby motor o 380 nastartoval z 220.

Schéma zapojení pro třífázový motor v jednofázovém obvodu je znázorněno na obrázku níže:

Jak můžete vidět na obrázku, z fázového drátu je vyroben odbočník obsahující zásobník jednofázového kondenzátoru se dvěma prvky, jeden pro spouštění C2, druhý pro konstantní provoz C1. Když je stisknuto tlačítko start, kontakty SA1 a SA2 se uzavřou současně, ale po vytvoření dostatečného krouticího momentu a zahájení rotace je SA1 vyřazen a odstraní C1 z obvodu, přičemž zůstane C2. Výkon s tímto schématem spínání motoru je snížen na 30 – 50%.

Spouštěcí kondenzátor se používá pouze při spouštění se zátěží, nelze jej tedy použít při lehkém spouštění. Pak se místo kapacity odpalovacího zařízení použije pracovník.

Připojení třífázového elektromotoru v jednofázovém režimu přes kondenzátor

Nejběžnějším schématem je připojení přes kondenzátor. Kapacitní prvky jsou mnohem kompaktnější než odpory a nemají aktivní odpor. Mezi nevýhody spouštění kondenzátorů patří výrazné zahřívání motoru při delším provozu a nízký startovací moment.

Pro zařízení, která startují pod zátěží a jsou určena pro dlouhodobý provoz, jako jsou míchačky betonu, se používá obvod se 2 kondenzátory. Při startování se zapnou oba kapacitní prvky po zrychlení motoru se vypne startovací kondenzátor. Tím se eliminují nevýhody obvodu s fázovým posuvem kondenzátoru.

Kapacita pracovního kondenzátoru pro spínací obvod do hvězdy je určena na základě výrazu: Cр = 2800 xP/(√3xU²x η x cosϕ). Parametry kapacitního prvku při zapojení do „trojúhelníku“ jsou podle vzorce Cр=4800 x P/(√3 x U² x η x cosϕ).

Kondenzátor lze volit rychlostí 70 mikrofaradů na 1 kilowatt výkonu motoru. Kapacita startovacího kondenzátoru se vypočítá jako Cп=2,5 x Cр.

Při výběru schématu připojení je třeba vzít v úvahu parametry motoru. Pokud je na štítku uvedena hodnota 380/220 V, pro připojení k síti 220 V stačí vinutí připojit pouze „trojúhelníkem“. Pokud je indikováno pouze 380 V, musíte motor rozebrat, najít místo připojení vinutí a přivést všechny vodiče ke svorkovnici.

Pro připojení elektromotorů se používají kovové papírové a elektrolytické kondenzátory. První jmenované jsou určeny pro dlouhodobý provoz a dobře odolávají spínacím přepětím. Mezi nevýhody kondenzátorů z kovového papíru patří jejich malá kapacita. Pro spuštění elektromotoru je nutné zapojit několik prvků paralelně do jedné kondenzátorové baterie.

Elektrolytické kondenzátory jsou kompaktní a mají značnou kapacitu. Při výběru zařízení je třeba věnovat pozornost jmenovitému napětí. U elektromotorů v síti 220 V se používají prvky minimálně 400-450 V Při spínání dochází k impulzním rázům a při příliš nízkém napětí kapacitní prvky rychle selhávají. Pro elektromotory je vhodné použít speciální kondenzátory.

Provoz třífázového motoru z jednofázové sítě má řadu nevýhod. Výkonové ztráty jsou 30-40%, to znamená, že výkon elektrického stroje v tomto režimu se rovná 60-70% jmenovité hodnoty stanovené výrobcem. Současně je také pozorován zvýšený hluk během provozu a nadměrné zahřívání vinutí.

Připojení třífázového motoru k jednofázové síti přes frekvenční měnič

Frekvenční měniče (FC) jsou zařízení pro řízení střídavých elektromotorů. Zařízení umožňuje regulovat rychlost otáčení a krouticí moment na hřídeli změnou frekvence napájecího napětí. Pro připojení třífázových motorů do sítě 220 V lze použít jednofázové měniče.

Zařízení vytváří symetrické proudy ve všech třech fázích a eliminuje takové nevýhody spouštění přes kondenzátor, jako jsou:

• Nízký krouticí moment na hřídeli při rozběhu.
• Zvýšené zahřívání vinutí.
• Nadměrný hluk během provozu.
• Nízká účinnost

Pro připojení k síti 220 V zvolte jednofázový měnič. Je zakázáno připojovat třífázové zařízení k jednofázové síti. Výkonová rezerva frekvenčního měniče musí být minimálně 2 kW. Při provozu 3fázového motoru v jednofázové síti jsou pozorovány značné napěťové a proudové rázy, pokud je výkon měniče nedostatečný, provoz pohonu bude nestabilní. Ochrana deaktivuje zařízení a zobrazí chybové zprávy.

Připojení se provádí v následujícím pořadí:

• Kontrola stavu motoru. Současně se zjišťuje těsné uložení vík skříně a provozuschopnost ložisek. Je vhodné změřit odpor vinutí. Ve stejné fázi se určují konce a začátky vinutí statoru.
• Připojení vinutí podle vzoru “trojúhelníku”. Pro připojení k jednofázové síti přes měnič je nutné zapojit vinutí tak, aby sdružené napětí bylo 220 V.
• Připojení motoru k frekvenčnímu měniči. K tomu použijte stíněné kabely doporučené značkovým výrobcem s průřezem odpovídajícím výkonu zvoleného střídače. Připojení se provádí přes kapacitní vstupy převodníku nejsou potřeba externí kondenzátory.

• Nastavení. Současně se nastavují parametry startovací a pracovní kapacity a zadávají se další charakteristiky elektromotoru. Většina měničů má funkce pro automatické určování parametrů motoru.

Dále proveďte první spuštění. Během procesu jsou identifikovány a eliminovány chyby připojení a konfigurace a v různých režimech je kontrolována správná funkce pohonu.

Schémata zapojení do hvězdy a trojúhelníku

Existují dvě schémata připojení:

Okamžitě udělejme rezervaci, že hvězdicové zapojení usnadňuje spouštění jednotky. Zároveň ale bude výkon elektromotoru nižší než jmenovitý o téměř 30 %. V tomto ohledu vítězí trojúhelníkové spojení. Takto zapojený motor neztrácí výkon.

Existuje však jedna nuance, která se týká aktuálního zatížení. Tato hodnota se prudce zvyšuje při rozběhu, což negativně ovlivňuje vinutí. Vysoký proud v měděném drátu zvyšuje tepelnou energii, což ovlivňuje izolaci drátu. To může vést k poruše izolace a selhání samotného elektromotoru.

Chtěl bych vás upozornit na skutečnost, že velké množství evropského zařízení dováženého do obrovských oblastí Ruska je vybaveno evropskými elektromotory, které pracují na 400/690 voltů.

Takže tyto třífázové elektromotory musí být připojeny k domácí síti 380V pouze v trojúhelníkovém schématu. Pokud připojíte evropský motor s hvězdou, okamžitě se při zatížení spálí.

Domácí třífázové elektromotory jsou zapojeny do třífázové sítě podle hvězdicového obvodu. Někdy se zapojení provádí do trojúhelníku, je to proto, aby se z motoru vytlačil maximální výkon, který je u některých typů technologických zařízení nezbytný.

Výrobci dnes nabízejí třífázové elektromotory, v jejichž připojovací skříni jsou vyrobeny konce vinutí v počtu tří nebo šesti kusů. Jsou-li tři konce, znamená to, že schéma zapojení do hvězdy bylo uvnitř motoru vytvořeno již ve výrobě.

Pokud existuje šest konců, pak lze třífázový motor připojit k třífázové síti s hvězdou i trojúhelníkem. Při použití hvězdicového obvodu je nutné spojit tři konce začátku vinutí jedním otočením. Další tři (opačné) připojte k fázím třífázové napájecí sítě 380 V.

Při použití trojúhelníkového diagramu je třeba spojit všechny konce dohromady v pořadí, to znamená v sérii. Fáze jsou připojeny ke třem bodům spojujícím konce vinutí navzájem.

Zapojení elektromotoru podle hvězdicového obvodu

Název schématu zapojení je způsoben tím, že když jsou vinutí zapojena podle tohoto schématu, vizuálně připomíná třípaprskovou hvězdu.

Jak je patrné ze schématu zapojení elektromotoru, všechna tři vinutí jsou na jednom konci spojena dohromady. Při tomto zapojení (síť 220/380 V) je na každé vinutí zvlášť přivedeno napětí 220 V a na dvě vinutí zapojené v sérii napětí 380 V.
Hlavní výhodou zapojení elektromotoru do hvězdicového zapojení jsou malé rozběhové proudy, jelikož napájecí napětí 380 V (fáze-fáze) odebírají 2 vinutí najednou, na rozdíl od zapojení do trojúhelníku. Ale při takovém zapojení je výkon poháněného elektromotoru omezený (především z ekonomických důvodů): většinou se relativně slabé elektromotory zapínají do hvězdy.

Připojení elektromotoru podle trojúhelníkového schématu

Název tohoto schématu také pochází z grafického obrázku:

Jak je patrné ze schématu zapojení elektromotoru – „trojúhelník“, vinutí jsou vzájemně zapojena do série: konec prvního vinutí je připojen k začátku druhého a tak dále.
To znamená, že na každé vinutí bude přivedeno napětí 380 V (při použití sítě 220/380 V). V tomto případě protéká vinutím více proudu motory vyššího výkonu se obvykle zapínají do trojúhelníku než při zapojení do hvězdy (od 7,5 kW a výše).

Který motor lze připojit na hvězda-trojúhelník a který ne?

Průmysl vyrábí různé motory. Ale naše nejoblíbenější jsou nízkonapěťové, pro práci v sítích 0,4 kV 50 Hz. Budeme uvažovat právě takové asynchronní systémy. Dodávají se ve 2 typech napětí – 220/380 a 380/660 V.

jaké jsou rozdíly? Ve jmenovitých napájecích napětích. První číslo je „trojúhelník“, druhé je „hvězda“. Toto dělení vychází především z výkonu, „hranice“ je přibližně 4 kW.

Existují hodnocení pro nový standard 230/400 nebo 240/440 V, ale to není tak důležité.

Jak vidíte, oba typy mají možnost připojení 380 V V prvním případě musíte sestavit obvod „hvězda“, ve druhém „trojúhelník“.

Je to škoda, ale je zde zmatek a musíte si zapamatovat toto: Napětí na motoru jsou označena jako „trojúhelník / hvězda“ a příslušný obvod je „hvězda / trojúhelník“. V každém případě je jmenovité napětí ve hvězdě vždy √3krát vyšší!

Připojení třífázového motoru k třífázové síti

V třífázové síti je i přes přítomnost požadovaného typu napájecího napětí vždy použit magnetický spouštěč, který uvede motor do rotace. Startování bez startéru nebo stykače je poměrně nebezpečné, proto jsou nedílným prvkem.

Schéma připojení k třífázové síti

Výše uvedený obrázek ukazuje typické schéma připojení motoru k třífázové síti, které funguje na následujícím principu:

• Napětí je do motoru přiváděno ze sítě přes spínač 1.
• dále, když je spouštěcí tlačítko 6 zapnuto, cívka 4 stykače je napájena, což přitahuje silové kontakty spouštěče 3;
• poté se motor začne otáčet a startovací tlačítko 6 je přemostěno přes zesilovač 5;
• k zastavení třífázového motoru použijte tlačítko Stop – 7, které je v normálně zavřené poloze;
• Ochrana motoru proti přetížení monitoruje aktuální zatížení sítě a v případě ohrožení rozepne kontakty 2.

Toto schéma lze zjednodušit díky konstrukčním vlastnostem použitých spouštěčů. Protože některé z nich jsou vyráběny bez opakovačů, mohou mít funkci reverzace třífázového motoru nebo být vyráběny bez ochrany.

Jsou situace, kdy jsme nuceni použít motor, který není přizpůsoben danému zdroji energie. Příkladem toho je připojení třífázového motoru k jednofázové síti. Možná ne každý ví, ale je to možné a není to ani tak složité na realizaci. Ale stojí za to zvážit, že třífázový motor v jednofázové síti ztrácí asi 30-50% svého výkonu. V síti 220 V nemá smysl zapínat motory s výkonem vyšším než 3 kW – domácí elektroinstalace nevydrží zatížení.

Připojení pomocí kondenzátoru s fázovým posunem (metoda umělé fáze)

Nejběžnějším a nejjednodušším způsobem připojení třífázového elektromotoru k jednofázové síti je metoda využívající kondenzátor s fázovým posunem, přes který je napájeno třetí vinutí elektromotoru.

Existují startovací a tzv. běhové kondenzátory, které jsou neustále využívány za chodu motoru. Hlavním úkolem běhových kondenzátorů je zajistit optimální zatížitelnost motoru. Normální provoz třífázového elektromotoru do značné míry závisí na správné volbě kondenzátoru.

Jak vybrat správné kondenzátory

Teoreticky má vypočítat potřebnou kapacitu tak, že se proud vydělí napětím a výsledná hodnota se vynásobí koeficientem. Pro různé typy připojení vinutí je koeficient:

• hvězda – 2800
• trojúhelník – 4800

Nevýhodou této metody je, že ne vždy se na elektromotoru zachová datový štítek. Je nemožné přesně znát účiník a výkon motoru, a tedy i sílu proudu. Kromě toho může být síla proudu ovlivněna faktory, jako jsou odchylky napětí v síti a velikost zatížení motoru.

Proto by měl být použit zjednodušený výpočet kapacity pracovních kondenzátorů. Jen mějte na paměti, že na každých 100 wattů výkonu potřebujete 7 mikrofarad kapacity. Je vhodnější použít několik paralelně zapojených kondenzátorů o malé, nejlépe stejné kapacitě, než jeden velký. Jednoduchým sečtením kapacity shromážděných kondenzátorů můžete snadno určit a vybrat optimální hodnotu. Pro začátek je lepší podcenit celkovou kapacitu o deset procent.

Takových obvodů je několik, mezi ně patří domácí spouštěcí zařízení využívající tyristory s tranzistorovým řízením a připojení motoru přes indukční cívky nebo odpory. V praxi jsou tyto metody obtížně realizovatelné a neúčinné.

Připojení třífázového asynchronního motoru přes frekvenční měnič

Pro připojení třífázových motorů do sítě 220V se používají jednofázové měniče. Přestože se nejedná o nejlevnější variantu, frekvenční měnič umožňuje převést střídavé napětí s frekvencí 50 Hz na napětí s frekvencí od 0 Hz do 1 kHz a také pulzní. Díky tomu je možné plynule nastartovat motor a regulovat rychlost.

Některé měniče mají funkci pro konstrukci modelu motoru a měnič sám nastavuje potřebné parametry pro provoz.

Pro připojení frekvenčního měniče k motoru jsou použity stíněné kabely doporučené značkovým výrobcem s průřezem odpovídajícím výkonu zvoleného měniče. Připojení se provádí přes kapacitní vstupy převodníku nejsou potřeba externí kondenzátory.

Závěr

Když je třífázový motor připojen k jednofázové síti, vlastnosti jednotky se výrazně mění. Pro značné nedostatky se tato metoda v průmyslu příliš nepoužívá a je povolena pouze jako výjimečné opatření. Toto zapojení je přípustné pouze pro elektromotory s nízkým výkonem.