Mitä eroa on moottorin käämien kytkentäkaavioissa tähti- ja kolmiokäämityksessä?

Kolmivaiheisen sähkövirran järjestelmän kehitti venäläinen tiedemies M.O.Dolivo-Dobrovolski 1800-luvun lopulla. Kolme vaihetta, joiden jännitteet on siirretty 120 astetta toisiinsa nähden, on muiden etujen ohella helppo luoda pyörivä magneettikenttä. Tämä kenttä vetää mukaansa yleisimpien ja yksinkertaisimpien kolmivaiheisten asynkronimoottoreiden roottorit.

Näiden moottoreiden kolme staattorikäämitystä on yleensä kytketty tähti- tai kolmiokytkentään. Ulkomaisessa kirjallisuudessa käytetään termejä "star" ja "delta", lyhenteet S ja D. Yleisempi muistisääntö on D ja Y, mikä voi joskus aiheuttaa sekaannusta - D:tä voidaan käyttää sekä "tähden" että "deltan" merkitsemiseen.

Vaihe- ja verkkojännitteet

Käämiliitosten välisten erojen ymmärtämiseksi on ensin ymmärrettävä seuraavat seikat. vaihejännitteiden ja verkkojännitteiden käsitteet. Vaihejännite on yhden vaiheen alun ja lopun välinen jännite. Lineaarinen jännite on eri vaiheiden samojen liittimien välinen jännite.

Kolmivaiheverkossa verkkojännitteet ovat vaiheiden, esimerkiksi A ja B, välisiä jännitteitä ja vaihejännitteet ovat kunkin vaiheen ja nollajohtimen välisiä jännitteitä.

Jännitteet Ua, Ub, Uc ovat siis vaihejännitteitä ja Uab, Ubc, Uca verkkojännitteitä. Näiden jännitteiden välinen ero on kertaluonteinen. Näin ollen 0,4 kV:n kotitalous- ja teollisuusverkossa verkkojännitteet ovat 380 volttia ja vaihejännitteet 220 volttia.

Moottorin käämien kytkentä tähtikytkennässä

Tähtikytkennässä kolme käämitystä on yhdistetty yhteiseen pisteeseen tähtipäätteineen. Vapaat päät on kukin kytketty eri vaiheeseen. Joissakin tapauksissa yhteinen piste on kytketty sähköjärjestelmän nollakiskoon.

Kuvasta käy ilmi, että tässä kytkennässä kumpaankin käämiin syötetään verkon vaihejännite (0,4 kV:n verkoissa 220 volttia).

Sähkömoottorin käämityksen kytkentä delta-kytkennässä

Deltapiirissä käämien päät on kytketty sarjaan. Muodostuu eräänlainen ympyrä, mutta kirjallisuudessa käytetään usein käytetyn ulkoasun vuoksi nimitystä "delta". Tässä versiossa nollajohdinta ei tarvitse kytkeä mihinkään.

Kullekin käämitykselle syötetyt jännitteet ovat luonnollisesti lineaarisia (380 volttia käämiä kohti).

Kytkentäkaavioiden vertailu keskenään

Jotta näitä kahta virtapiiriä voidaan verrata toisiinsa, on laskettava sähkömoottorin kehittämä sähköteho jommankumman kytkennän osalta. Tätä varten tarkastellaan verkkovirran (Ilin) ja vaihevirran (Iphase) käsitteitä. Vaihevirta on vaihekäämin läpi kulkeva virta. Lineaarivirta kulkee käämiliittimeen kytketyn johtimen läpi.

Enintään 1000 voltin verkoissa sähkön lähde on sähköverkko. muuntajaSellaisen muuntajan toisiopuoli, jonka käämitys on kytketty tähteen (muutoin nollajohdinta ei olisi mahdollista asentaa), tai sellaisen generaattorin toisiopuoli, jonka käämit on kytketty samalla tavalla.

Kuvasta nähdään, että tähtikytkennässä johtimissa ja moottorin käämissä kulkevat virrat ovat yhtä suuret. Vaiheen virta määräytyy vaihejännitteen mukaan:

   

jossa Z on yhden vaiheen käämiresistanssi, niiden voidaan olettaa olevan yhtä suuria. Voidaan kirjoittaa, että

   

.

Kolmiokytkennässä virrat ovat erilaiset - ne määräytyvät vastukseen Z kohdistuvien verkkojännitteiden mukaan:

   

.

Näin ollen tässä tapauksessa .

Nyt voimme verrata kokonaistehoa (), joita eri virtapiirien moottorit kuluttavat.

• tähtiyhteyden näennäisteho on ;
• delta-kytkennässä näennäisteho on .

Tähtikytkennässä moottorin teho on siis kolme kertaa pienempi kuin kolmiokytkennässä. Tällä on myös muita myönteisiä vaikutuksia:

• käynnistysvirrat pienenevät;
• moottori käy ja käynnistyy tasaisemmin;
• moottori kestää lyhytaikaisen ylikuormituksen;
• asynkronimoottorin lämpökäyttäytyminen muuttuu lempeämmäksi.

Kolikon kääntöpuolena on, että moottori, jossa on tähtikäämitys, ei voi kehittää maksimitehoaan. Joissakin tapauksissa vääntömomentti ei välttämättä riitä edes roottorin pyörittämiseen.

Tähti-kolmio-piirien kytkentätavat

Useimmat moottorit on suunniteltu siten, että kytkentä voidaan vaihtaa yhdestä liitännästä toiseen. Käämien alku- ja loppupäät sijaitsevat riviliittimessä siten, että tähti voidaan kytkeä kolmiyhteyteen yksinkertaisesti muuttamalla käämityyppien asentoa.

Sähkömoottorin omistaja voi valita, haluaako hän pehmeän käynnistyksen, jossa käynnistysvirta on pieni ja toiminta tasaista, vai moottorin suurimman tehon. Jos molempia tarvitaan, on mahdollista vaihtaa automaattisesti suuritehoisilla kontaktoreilla.

Kun SB2-käynnistyspainiketta painetaan, moottori kytkeytyy päälle tähtikokoonpanossa. Kytkin KM3 kytkeytyy jännitteiseksi, ja sen koskettimet lukitsevat moottorin käämitysjohtimet toiselta puolelta. Vastakkaiset johtimet kytketään verkkoon, kukin eri vaiheeseen, KM1:n koskettimien kautta. Kun tämä kontaktori kytkeytyy päälle, käämeihin kytketään kolmivaiheinen jännite ja moottorin roottori käynnistyy. Tietyn releeseen KT1 asetetun ajan kuluttua kela KM3 kytkeytyy päälle, se on jännitteetön, kontaktori KM2 kytkeytyy päälle, jolloin käämit kytkeytyvät kolmiokierteeseen.

Vaihde vaihdetaan sen jälkeen, kun moottori on kiihtynyt. Tätä hetkeä voidaan seurata nopeusanturin avulla, mutta käytännössä se on yksinkertaisempaa. Vaihtamista ohjataan aikarele - 5-7 sekunnin kuluttua oletetaan, että käynnistysprosessi on päättynyt ja moottori voidaan kytkeä maksimiteholle. Pitkäaikainen käyttö tähtikuorman ylittävällä kuormituksella voi vaurioittaa taajuusmuuttajaa.

Tätä toimenpidettä suoritettaessa on pidettävä mielessä seuraavat seikat:

1. Tähtikytkentäisen moottorin käynnistysmomentti on huomattavasti pienempi kuin kolmiokytkentäisen moottorin, joten moottoria, jolla on vaikeat käynnistysolosuhteet, ei aina voida käynnistää tällä tavalla. Se ei yksinkertaisesti käynnisty. Tällaisia tapauksia ovat esimerkiksi sähkökäyttöiset pumput, jotka toimivat vastapaineella jne. Tällaiset ongelmat voidaan ratkaista käyttämällä vaiheroottorilla varustettua moottoria lisäämällä herätevirtaa tasaisesti käynnistyksen yhteydessä. Onnistunutta tähtikäynnistystä käytetään keskipakopumpuissa, jotka käyvät suljetulla portilla, moottorin akselille kohdistuvissa puhallinkuormissa jne.
2. Sähkömoottorin käämien on kestettävä sähköverkon verkkojännitettä. On tärkeää, ettei 220/380 voltin D/Y-moottoreita (tyypillisesti pienitehoiset induktiomoottorit, joiden teho on enintään 4 kW) sekoiteta 380/660 voltin D/Y-moottoreihin (tyypillisesti 4 kW ja yli). 660 voltin verkkoa ei käytetä juuri koskaan, mutta vain tämän nimellisjännitteen omaavia sähkömoottoreita voidaan käyttää tähti-kolmio-kytkennässä. Kolmivaiheinen 220/380 taajuusmuuttaja voidaan kytkeä vain tähtikytkentään. Niitä ei saa käyttää kytkentäpiirissä.
3. Tähtikontaktorin sammuttamisen ja kolmiokontaktorin kytkemisen välillä on pidettävä tauko päällekkäisyyden välttämiseksi. Sitä ei kuitenkaan saa lisätä liikaa, jotta moottori ei pysähtyisi. Jos teet piirin itse, sitä on ehkä säädettävä kokeellisesti.

Myös käänteiskytkentää käytetään. Se on järkevää, jos tehokas moottori on tilapäisesti käynnissä pienellä kuormalla. Tehokerroin on alhainen, koska aktiivinen tehonkulutus määräytyy moottorin käyttöasteen mukaan. Reaktiivinen teho määräytyy pääasiassa käämien induktanssin perusteella, joka on riippumaton akselin kuormituksesta. Teho- ja loistehon kulutuksen suhteen parantamiseksi käämit voidaan vaihtaa tähtijärjestelyyn. Tämä voidaan tehdä myös manuaalisesti tai automaattisesti.

Kytkentäpiiri voidaan koota erillisistä elementeistä - aikareleistä, kontaktoreista (käynnistimet) jne. On olemassa myös valmiita ratkaisuja, joissa automaattinen kytkentäpiiri on integroitu yhteen koteloon. Sinun tarvitsee vain kytkeä moottori ja kolmivaiheinen syöttö lähtöliittimiin. Tällaisilla laitteilla voi olla erilaisia nimiä, esim. "käynnistysaikarele" jne.

Moottorin käämien kytkemisessä eri virtapiireissä on etuja ja haittoja. Etujen ja haittojen tunteminen on oikean toiminnan perusta. Silloin moottori kestää pitkään ja saa aikaan maksimaalisen vaikutuksen.

Aiheeseen liittyvät artikkelit: