Hvad er forskellen på ledningsdiagrammer for motorviklinger i stjerne og delta?

Systemet med trefaset elektrisk strøm blev udviklet i slutningen af det XIX århundrede af den russiske videnskabsmand M.O.Dolivo-Dobrovolsky. Tre faser med spændinger, der er forskudt 120 grader i forhold til hinanden, gør det blandt andre fordele let at skabe et roterende magnetfelt. Dette felt driver rotorerne i de mest almindelige og enkleste trefasede asynkrone elmotorer.

De tre statorviklinger i disse motorer er normalt forbundet i en stjerne- eller deltaforbindelse. Udtrykkene "star" og "delta", forkortet S og D, anvendes i udenlandsk litteratur. Den mere almindelige mnemotekniske betegnelse er D og Y, hvilket nogle gange kan give anledning til forvirring - bogstavet D kan bruges til at betegne både "star" og "delta".

Fase- og linjespændinger

For at forstå forskellene mellem viklingsforbindelser er det først nødvendigt at forstå begreberne fasespændinger og linjespændinger. En fasespænding er spændingen mellem begyndelsen og slutningen af en fase. Lineær spænding er spændingen mellem de samme terminaler i forskellige faser.

For et trefaset net er linjespændingerne spændingerne mellem faserne, f.eks. A og B, og fasespændingerne er spændingerne mellem hver fase og den neutrale leder.

Således vil spændingerne Ua, Ub, Uc være fasespændinger og Uab, Ubc, Uca vil være linjespændinger. Forskellen mellem disse spændinger er én gang større end den dobbelte. For et 0,4 kV husholdnings- og industrielt net er linjespændingerne således 380 volt og fasespændingerne 220 volt.

Tilslutning af motorviklinger i stjerneforbindelse

I en stjerneforbindelse er de tre viklinger forbundet sammen i et fælles punkt med deres stjerneender. De frie ender er hver forbundet til en anden fase. I nogle tilfælde er det fælles punkt forbundet med det neutrale samleskinne i elsystemet.

Figuren viser, at for denne forbindelse anvendes netfasespændingen til hver vikling (for 0,4 kV-net - 220 volt).

Tilslutning af elmotorviklinger i deltaforbindelse

Ved deltakredsløbet er viklingsenderne forbundet i serie. Der dannes en slags cirkel, men i litteraturen anvendes navnet "delta" på grund af det ofte anvendte layout. Neutralkablet i denne version kan ikke tilsluttes nogen steder.

Det er klart, at de spændinger, der påføres hver enkelt vikling, vil være lineære (380 volt pr. vikling).

Sammenligning af ledningsdiagrammer med hinanden

For at sammenligne de to kredsløb med hinanden er det nødvendigt at beregne den elektriske effekt, som elmotoren udvikler ved den ene eller den anden tilslutning. For at gøre dette skal du overveje begreberne linjestrøm (Ilin) og fasestrøm (Iphase). Fasestrømmen er den strøm, der løber gennem faseviklingen. Der løber lineær strøm gennem en leder, der er forbundet med viklingsklemmen.

I net op til 1000 volt er kilden til elektricitet en transformerSekundærdelen af en transformator, hvis vikling er i stjerneforbindelse (ellers ville det ikke være muligt at levere en neutral leder), eller en generator, hvis viklinger er forbundet på samme måde.

Det fremgår af figuren, at i stjerneforbindelse er lederstrømmene og motorviklingsstrømmene lige store. Strømmen i en fase bestemmes af fasespændingen:

   

hvor Z er den ene fases viklingsmodstand, kan de antages at være lige store. Det kan skrives, at

   

.

Ved deltaforbindelse er strømmene anderledes - de bestemmes af de linjespændinger, der påføres modstanden Z:

   

.

I dette tilfælde er der således tale om .

Nu kan vi sammenligne den samlede effekt (), der forbruges af motorer i forskellige kredsløb.

• for en stjerneforbindelse er den tilsyneladende effekt ;
• for deltaforbindelse er den tilsyneladende effekt .

Med en stjerneskærm udvikler motoren således tre gange mindre effekt end med en deltaforbindelse. Dette har også andre positive virkninger:

• reduceres indløbsstrømmene;
• motoren kører og starter mere jævnt;
• motoren kan klare kortvarige overbelastninger;
• bliver den asynkrone motors termiske adfærd blidere.

Bagsiden af medaljen er, at en motor med en stjerneledning ikke kan udvikle sin maksimale effekt. I nogle tilfælde er drejningsmomentet måske ikke engang tilstrækkeligt til at dreje rotoren.

Måder at skifte stjerne-delta-kredsløb på

De fleste motorer er konstrueret således, at der kan skiftes fra en forbindelse til en anden. Begyndelsen og slutningen af viklingerne er placeret på klemmen, så en stjerne kan kobles i delta ved blot at ændre placeringen af viklingspuderne.

Ejeren af elmotoren kan selv vælge, om han ønsker en blød start med lav startstrøm og jævn drift eller den højeste effekt, som motoren udvikler. Hvis begge dele er nødvendige, er det muligt at skifte automatisk med højtydende kontaktorer.

Når der trykkes på SB2-startknappen, tændes motoren i en stjernekonfiguration. Kontakten KM3 er aktiveret, og dens kontakter låser motorens viklingsledninger i den ene side. De modsatte ledninger er forbundet til nettet, hver til en anden fase, via kontakterne på KM1. Når denne kontaktor er aktiveret, tilføres trefasespænding til viklingerne, og motorrotoren drives. Efter en vis tid, der er indstillet på relæ KT1, kobles spolen KM3 om, den afbrydes, kontaktor KM2 aktiveres, hvorved viklingerne skifter til delta.

Skiftet finder sted, når motoren har fået fart på. Dette øjeblik kan overvåges via hastighedssensoren, men i praksis er det mere enkelt. Skiftet styres af tidsrelæ - efter 5-7 sekunder antages det, at startprocessen er afsluttet, og motoren kan skiftes til maksimal effekt. Længerevarende drift ud over stjernebelastningen kan beskadige drevet.

Der skal tages hensyn til følgende, når denne operation udføres:

1. Startmomentet for en stjernetilsluttet motor er betydeligt lavere end for en deltatilsluttet motor, så en motor med vanskelige startbetingelser kan ikke altid startes på denne måde. Den vil simpelthen ikke starte. Sådanne tilfælde omfatter elektrisk drevne pumper, der arbejder med modtryk osv. Sådanne problemer kan løses ved at anvende en motor med en fase-rotor ved at øge spændingsstrømmen jævnt ved opstart. Vellykket stjernestart anvendes med centrifugalpumper, der kører på en lukket port, ventilatorbelastninger på motorakslen osv.
2. Elmotorens viklinger skal kunne modstå netspændingen fra elnettet. Det er vigtigt ikke at forveksle D/Y 220/380 volt-motorer (typisk lav-effekt induktionsmotorer på op til 4 kW) med D/Y 380/660 volt-motorer (typisk 4 kW og derover). 660 volt-nettet bruges næsten aldrig, men kun elmotorer med denne nominelle spænding kan bruges til stjerne-deltaskobling. Et 220/380 trefaset drev kan kun kobles i stjerneforbindelse. De må ikke anvendes i koblingskredsløbet.
3. Der skal holdes en pause mellem udkobling af stjerneskotoren og tilkobling af deltakontaktoren for at undgå overlapning. Men den må ikke øges for meget for at forhindre, at motoren går i stå. Hvis du selv laver kredsløbet, skal det muligvis justeres eksperimentelt.

Der anvendes også omvendt omskifter. Det giver mening, hvis en kraftig motor midlertidigt kører midlertidigt med en lille belastning. Dens effektfaktor er lav, fordi det aktive strømforbrug bestemmes af motorens arbejdscyklus. Den reaktive effekt bestemmes hovedsagelig af viklingernes induktans, som er uafhængig af belastningen på akslen. For at forbedre forholdet mellem aktiv og reaktiv effektforbrug kan viklingerne skiftes til en stjerneopstilling. Dette kan også gøres manuelt eller automatisk.

Koblingskredsløbet kan sammensættes med diskrete elementer - tidsrelæer, kontaktorer (startere) osv. Der findes også standardløsninger, som integrerer det automatiske koblingskredsløb i et enkelt kabinet. Det eneste, du skal gøre, er at tilslutte motoren og den trefasede forsyning til udgangsterminalerne. Sådanne anordninger kan have forskellige navne, f.eks. "starttidsrelæ" osv.

Der er fordele og ulemper ved at skifte motorviklinger i forskellige kredsløb. Kendskab til fordele og ulemper er grundlaget for korrekt anvendelse. Så vil motoren holde længe og give den maksimale effekt.

Relaterede artikler: