Wat is het verschil in bedradingsschema's van motorwikkelingen in ster en driehoek?

Het systeem van driefasige elektrische stroom werd aan het eind van de XIX eeuw ontwikkeld door de Russische wetenschapper M.O.Dolivo-Dobrovolsky. Drie fasen met spanningen die 120 graden ten opzichte van elkaar zijn verschoven, maken het, naast andere voordelen, gemakkelijk om een roterend magnetisch veld te creëren. Dit veld brengt de rotoren van de meest voorkomende en eenvoudigste asynchrone driefasenmotoren in beweging.

De drie statorwikkelingen van deze motoren zijn over het algemeen in ster- of driehoek geschakeld. De termen "ster" en "delta", afgekort als S en D, worden in de buitenlandse literatuur gebruikt. De meer gebruikelijke mnemotechnische aanduiding is D en Y, hetgeen soms tot verwarring kan leiden - D kan worden gebruikt om zowel "ster" als "delta" aan te duiden.

Fase- en lijnspanningen

Om de verschillen tussen wikkelverbindingen te begrijpen, is het eerst nodig te begrijpen de begrippen fasespanningen en lijnspanningen. Een fasespanning is de spanning tussen het begin en het einde van een fase. Lineaire spanning is de spanning tussen dezelfde klemmen van verschillende fasen.

Voor een driefasig net zijn de lijnspanningen de spanningen tussen de fasen, b.v. A en B, en de fasespanningen de spanningen tussen elke fase en de nulgeleider.

De spanningen Ua, Ub, Uc zullen dus fasespanningen zijn en Uab, Ubc, Uca zullen lijnspanningen zijn. Het verschil tussen deze spanningen is een-voudig. Voor een 0,4 kV huishoudelijk en industrieel net zijn de lijnspanningen dus 380 volt en de fasespanningen 220 volt.

Aansluiting van motorwikkelingen in sterschakeling

Bij een sterschakeling zijn de drie wikkelingen met hun stereinden op een gemeenschappelijk punt met elkaar verbonden. De vrije uiteinden zijn elk verbonden met een andere fase. In sommige gevallen is het gemeenschappelijke punt verbonden met de nulleider van het elektriciteitsnet.

De figuur toont aan dat voor deze aansluiting de netfasespanning op elke wikkeling wordt aangelegd (voor 0,4 kV netwerken - 220 volt).

Wikkeling elektrische motor in driehoekschakeling

In de driehoekschakeling zijn de uiteinden van de wikkelingen in serie geschakeld. Er wordt een soort cirkel gevormd, maar in de literatuur wordt de naam "delta" gebruikt vanwege de vaak gebruikte opmaak. De neutrale draad in deze versie hoeft nergens te worden aangesloten.

Het spreekt vanzelf dat de op elke wikkeling aangelegde spanningen lineair zullen zijn (380 volt per wikkeling).

Vergelijking van bedradingsschema's met elkaar

Om de twee circuits met elkaar te vergelijken, moet het elektrisch vermogen worden berekend dat door de elektromotor wordt ontwikkeld voor de ene of de andere aansluiting. Om dit te doen, beschouwt men de begrippen lijnstroom (Ilin) en fasestroom (Iphase). De fasestroom is de stroom die door de fasewikkeling loopt. Er vloeit een lineaire stroom door een geleider die met de wikkelklem is verbonden.

In netwerken tot 1000 volt, is de bron van elektriciteit een transformatorDe secundaire van een transformator waarvan de wikkelingen in ster geschakeld zijn (anders zou het niet mogelijk zijn een nulleider aan te brengen), of een generator waarvan de wikkelingen op dezelfde wijze zijn geschakeld.

Uit de figuur blijkt dat in sterschakeling de stromen van de geleiders en de motorwikkelingen gelijk zijn. De stroom in een fase wordt bepaald door de fasespanning:

   

waarbij Z de wikkelingsweerstand van één fase is, kan worden aangenomen dat zij gelijk zijn. Er kan geschreven worden dat

   

.

Bij driehoekschakeling zijn de stromen anders - zij worden bepaald door de lijnspanningen die op weerstand Z worden toegepast:

   

.

Vandaar dat in dit geval .

Nu kunnen we het totale vermogen vergelijken () verbruikt door motoren van verschillende circuits.

• voor een sterverbinding is het schijnbare vermogen ;
• voor de driehoekschakeling is het schijnbaar vermogen .

Bij sterschakeling ontwikkelt de motor dus driemaal minder vermogen dan bij driehoekschakeling. Dit heeft ook andere positieve effecten:

• inschakelstromen worden verminderd;
• de motor loopt en start soepeler;
• de motor kan kortstondige overbelastingen aan;
• wordt het thermisch gedrag van de asynchrone motor zachter.

De keerzijde van de medaille is dat een motor met een sterwikkeling niet zijn maximale vermogen kan ontwikkelen. In sommige gevallen is het koppel niet eens voldoende om de rotor rond te draaien.

Manieren om ster-driehoekschakelingen te schakelen

De meeste motoren zijn zo ontworpen dat van de ene aansluiting op de andere kan worden overgeschakeld. Het begin- en eindpunt van de wikkelingen zijn op het klemmenblok geplaatst, zodat sterretjes eenvoudig in driehoek kunnen worden geschakeld door de positie van de wikkelkussen te veranderen.

De eigenaar van de elektromotor kan kiezen of hij een zachte start wenst met lage aanloopstromen en een soepele werking of het hoogste vermogen dat door de motor wordt ontwikkeld. Indien beide vereist zijn, is het mogelijk automatisch te schakelen met zware magneetschakelaars.

Wanneer de SB2-startknop wordt ingedrukt, wordt de motor ingeschakeld in een sterconfiguratie. Magneetschakelaar KM3 staat onder spanning, de contacten ervan vergrendelen de wikkelingskabels van de motor aan één kant. De tegenover elkaar liggende draden worden via de contacten van KM1 op het net aangesloten, elk op een andere fase. Wanneer dit contact wordt bekrachtigd, wordt driefasige spanning op de wikkelingen gezet en wordt de motorrotor aangedreven. Na een bepaalde, op relais KT1 ingestelde tijd, wordt spoel KM3 omgeschakeld, deze wordt spanningsloos, contactgever KM2 wordt bekrachtigd, waardoor de wikkelingen in driehoek geschakeld worden.

Het schakelen vindt plaats nadat de motor op toeren is gekomen. Dit moment kan worden bewaakt via de snelheidssensor, maar in de praktijk is het eenvoudiger. De omschakeling wordt geregeld door tijdrelais - na 5-7 seconden wordt ervan uitgegaan dat het startproces voltooid is en de motor op maximumvermogen kan worden geschakeld. Langdurig gebruik boven de sterbelasting kan de aandrijving beschadigen.

Bij het uitvoeren van deze operatie moet het volgende in gedachten worden gehouden:

1. Het aanloopkoppel van een motor in sterschakeling is aanzienlijk lager dan dat van een motor in driehoekschakeling, zodat een motor met moeilijke aanloopomstandigheden niet altijd op deze manier kan worden gestart. Hij wil gewoon niet starten. Dergelijke gevallen omvatten elektrisch aangedreven pompen die werken met tegendruk enz. Dergelijke problemen kunnen worden opgelost door een motor met een faserotor te gebruiken door de bekrachtigingsstroom bij het opstarten geleidelijk te verhogen. Succesvolle steraanloop wordt toegepast bij centrifugaalpompen die draaien op een gesloten klep, ventilatorbelastingen op de motoras, enz.
2. De wikkelingen van de elektromotor moeten bestand zijn tegen de lijnspanning van het lichtnet. Het is belangrijk om D/Y 220/380 volt motoren (meestal asynchrone motoren met een laag vermogen tot 4 kW) niet te verwarren met D/Y 380/660 volt motoren (meestal 4 kW en meer). Het 660 volt net wordt bijna nooit gebruikt, maar alleen elektromotoren met deze nominale spanning kunnen worden gebruikt voor ster-driehoekschakeling. Een 220/380 driefasige aandrijving kan alleen in sterschakeling worden geschakeld. Zij mogen niet in het schakelcircuit worden gebruikt.
3. Tussen het uitschakelen van de sterschakelaar en het inschakelen van de deltaschakelaar moet een pauze in acht worden genomen om overlapping te voorkomen. Maar het mag niet te veel verhoogd worden om te voorkomen dat de motor afslaat. Als u de schakeling zelf maakt, kan het zijn dat deze proefondervindelijk moet worden aangepast.

Omgekeerde schakeling wordt ook gebruikt. Het is zinvol als een krachtige motor tijdelijk draait met een kleine belasting. De vermogensfactor is laag omdat het actief opgenomen vermogen wordt bepaald door de inschakelduur van de motor. Het reactief vermogen wordt hoofdzakelijk bepaald door de inductie van de wikkelingen, die onafhankelijk is van de belasting van de as. Om de verhouding tussen het opgenomen actief en reactief vermogen te verbeteren, kunnen de wikkelingen worden omgeschakeld naar een sterschakeling. Dit kan ook handmatig of automatisch gebeuren.

Het schakelcircuit kan worden samengesteld met discrete elementen - tijdrelais, schakelaars (starters), enz. Er zijn ook kant-en-klare oplossingen waarbij het automatische schakelcircuit in één behuizing is geïntegreerd. Het enige wat u hoeft te doen, is de motor en de driefasige voeding op de uitgangsklemmen aan te sluiten. Dergelijke inrichtingen kunnen verschillende namen hebben, b.v. "starttijdrelais", enz.

Er zijn voor- en nadelen aan het schakelen van de motorwikkelingen in verschillende circuits. Kennis van de voor- en nadelen is de basis voor een juiste werking. Dan zal de motor lang meegaan en het maximale effect hebben.

Verwante artikelen: