Jak správně zapojit trojúhelník?

Proč jsou třífázové elektromotory připojeny k napětí odlišným připojením jejich vinutí? Někdy slýcháme v rozhovorech mezi elektrikáři o spojení hvězda a trojúhelník. Je možné se obejít bez těchto různých schémat elektrického zapojení?
Ukazuje se, že můžete motory zapojit do hvězdy, nebo spíše do „hvězdového okruhu“, ale v tomto případě bude trvat déle, než motor sám zrychlí a bude vyrábět méně energie, nebo jej můžete zapnout obvod „delta“ – motor při zapnutí (zrychlení) spotřebovává více energie, dochází k náběhu proudu a klesá napětí v síti, proto jsou tyto spínací obvody vzájemně kombinovány.

Schémata zapojení elektromotoru. Hvězda – trojúhelník

Používají se 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).

Svorkovnice elektromotorů a schémata zapojení vinutí:

Schéma zapojení motoru (čerpadla) hvězda-trojúhelník.

Aniž bychom zacházeli do technických a podrobných teoretických základů elektrotechniky, je třeba říci, že elektromotory s vinutím zapojeným do hvězdy pracují hladší a měkčí než elektromotory s vinutím zapojeným do trojúhelníku, je třeba poznamenat, že když jsou vinutí spojena 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 je vhodné (zejména u elektromotorů s vyšším výkonem) zapojit podle obvodu hvězda-trojúhelník; Zpočátku se spouštění provádí podle hvězdicového obvodu, po kterém (když elektromotor „nabral rychlost“) dojde k automatickému přepínání podle trojúhelníkového obvodu.
Ovládací obvod:

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.

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-1-15, VL-32M, VL-163, CRM-2T ELKO Česká republika.

Schéma činnosti spouštěcího relé.
Po přivedení napájecího napětí na relé se začne počítat čas zrychlení t1 a přes kontakty spouštěcího relé 15-18 se zapne spouštěč do hvězdy (vinutí motoru jsou zapojena do hvězdy). Na konci doby zrychlení t1 se kontakty 15-18 rozepnou, hvězdicový spouštěč se vypne a po době pauzy t2 se sepnou kontakty 25-28 vestavěného elektromagnetického relé, čímž se zapne trojúhelníkový spouštěč (vinutí motoru jsou zapojeny do trojúhelníkového obvodu).
Časy T1, T2 se nastavují ovládacími prvky relé, čas pauzy T2 má pevnou hodnotu, obvykle 20,30,40,80 ms, spíná se diskrétně.
TOTAL-všeobecně:
Pro snížení startovacích proudů je nutné nastartovat motor v následujícím pořadí: nejprve zapnout do hvězdicového okruhu při nízkých otáčkách, poté přepnout do trojúhelníku.
První spuštění s trojúhelníkem vytvoří maximální točivý moment a poté přepnutí do hvězdy (startovací moment je 2krát menší) s dalším provozem ve jmenovitém režimu, když elektromotor „nabral otáčky“), dojde k automatickému přepnutí na trojúhelník, stojí za to vzít v úvahu zatížení hřídele před spuštěním, Koneckonců, točivý moment na hvězdě je oslaben, takže tato metoda spouštění pravděpodobně nebude vhodná pro velmi zatížené motory a může selhat.

Co nakonec dává motoru zapojení do hvězdy nebo trojúhelníku? Při zapojení do hvězdy se rozběhový proud elektromotoru sníží 1,73·1,73 = 3x.

Měkký start při použití softstartéru

Pro nahrazení tradičních spínacích obvodů pro snížení startovacího proudu se rozšířila takzvaná softstartérová zařízení – softstartéry.
Jaký je rozdíl a výhoda UPP?

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.