Systém trojfázového elektrického prúdu vyvinul koncom 19. storočia ruský vedec M.O.Dolivo-Dobrovolskij. Tri fázy s napätiami vzájomne posunutými o 120 stupňov okrem iných výhod umožňujú ľahko vytvoriť rotujúce magnetické pole. Toto pole unáša rotory najbežnejších a najjednoduchších trojfázových asynchrónnych elektromotorov.
Tri statorové vinutia týchto motorov sú spravidla zapojené do hviezdy alebo trojuholníka. V zahraničnej literatúre sa používajú termíny "star" a "delta", skrátene S a D. Bežnejšie mnemotechnické označenie je D a Y, čo môže niekedy viesť k zámene - D sa môže používať na označenie "hviezdy" aj "delty".
Obsah
Fázové a sieťové napätie
Na pochopenie rozdielov medzi spojmi vinutia je najprv potrebné pochopiť pojmy fázové napätie a sieťové napätie. Fázové napätie je napätie medzi začiatkom a koncom jednej fázy. Lineárne napätie je napätie medzi rovnakými svorkami rôznych fáz.
V prípade trojfázovej siete sú sieťové napätia napätia medzi fázami, napr. A a B, a fázové napätia sú napätia medzi každou fázou a nulovým vodičom.
Napätia Ua, Ub, Uc budú teda fázové napätia a Uab, Ubc, Uca budú sieťové napätia. Rozdiel medzi týmito napätiami je jednonásobný. V prípade domácej a priemyselnej siete s napätím 0,4 kV je teda napätie na vedení 380 V a napätie na fázach 220 V.
Zapojenie vinutí motora do hviezdy
Pri zapojení do hviezdy sú tri vinutia spojené v spoločnom bode svojimi koncami do hviezdy. Každý z voľných koncov je pripojený k inej fáze. V niektorých prípadoch je spoločný bod pripojený k nulovej prípojnici elektrickej sústavy.
Na obrázku je znázornené, že pri tomto zapojení sa na každé vinutie privádza fázové napätie siete (pre siete 0,4 kV - 220 V).
Pripojenie vinutia elektromotora v delta zapojení
Pri delta obvode sú konce vinutia zapojené do série. Vzniká akýsi kruh, ale v literatúre sa preň vžil názov "delta" kvôli často používanému usporiadaniu. Nulový vodič v tejto verzii nie je kam pripojiť.
Napätia privádzané na každé vinutie budú samozrejme lineárne (380 V na vinutie).
Vzájomné porovnanie schém zapojenia
Na vzájomné porovnanie týchto dvoch obvodov je potrebné vypočítať elektrický výkon vyvinutý elektromotorom pre jedno alebo druhé zapojenie. Na tento účel zvážte pojmy sieťový prúd (Ilin) a fázový prúd (Iphase). Fázový prúd je prúd tečúci fázovým vinutím. Vodičom pripojeným k svorke vinutia preteká lineárny prúd.
V sieťach do 1000 V je zdrojom elektrickej energie transformátorSekundár transformátora, ktorého vinutie je zapojené do hviezdy (inak by nebolo možné zabezpečiť nulový vodič), alebo generátor, ktorého vinutie je zapojené rovnakým spôsobom.
Z obrázku je zrejmé, že pri zapojení do hviezdy sú prúdy vo vodičoch a prúdy vo vinutí motora rovnaké. Prúd vo fáze je určený fázovým napätím:
![\[I_faz=\frac{U_faz}{Z}\]](https://electros.tomathouse.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f4518d61a0fe68758ecd5221efdc8d3a_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
kde Z je odpor vinutia jednej fázy, možno predpokladať, že sú rovnaké. Možno napísať, že
![\{\[I_faz=I_lin}]](https://electros.tomathouse.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-be70a1b78bb7c7fd8a17275f34f188ee_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Pri delta zapojení sú prúdy odlišné - sú určené napätiami vedenia privádzanými na odpor Z:
![\[I_faz=\frac{U_lin}{Z}\]](https://electros.tomathouse.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-04741f4af117efbb0661c26c4ee10334_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Preto v tomto prípade 
.
Teraz môžeme porovnať celkový výkon (
), ktoré spotrebujú motory rôznych obvodov.
- pre hviezdicové spojenie je zdanlivý výkon
; - pri delta zapojení je zdanlivý výkon
.
Pri zapojení do hviezdy teda motor vyvinie trikrát menší výkon ako pri zapojení do trojuholníka. To má aj ďalšie pozitívne účinky:
- znižujú sa zapínacie prúdy;
- motor beží a štartuje plynulejšie;
- motor zvládne krátkodobé preťaženie;
- tepelné správanie asynchrónneho motora je jemnejšie.
Odvrátenou stranou mince je, že motor s hviezdicovým vinutím nemôže vyvinúť svoj maximálny výkon. V niektorých prípadoch nemusí byť krútiaci moment dostatočný ani na roztočenie rotora.
Spôsoby prepínania obvodov hviezda-trojuholník
Väčšina motorov je konštruovaná tak, aby bolo možné prepínať z jedného pripojenia na druhé. Začiatky a konce vinutí sú umiestnené na svorkovnici tak, aby bolo možné jednoduchou zmenou polohy svoriek zmeniť hviezdu na deltu a naopak.
Majiteľ elektromotora si môže vybrať, či chce mäkký štart s nízkymi rozbehovými prúdmi a plynulou prevádzkou alebo najvyšší výkon vyvinutý motorom. Ak sú potrebné obidve možnosti, je možné automatické spínanie pomocou výkonných stýkačov.
Po stlačení štartovacieho tlačidla SB2 sa motor zapne v konfigurácii hviezda. Stýkač KM3 je pod napätím, jeho kontakty blokujú vodiče vinutia motora na jednej strane. Opačné vodiče sú pripojené k sieti, každý k inej fáze, prostredníctvom kontaktov KM1. Keď je tento stýkač pod napätím, na vinutie sa privedie trojfázové napätie a rotor motora sa poháňa. Po určitom čase nastavenom na relé KT1 sa prepne cievka KM3, tá sa vypne, stýkač KM2 sa zapne, čím sa vinutia prepnú do delta.
Radenie sa uskutoční po tom, ako motor naberie otáčky. Tento moment možno sledovať prostredníctvom snímača otáčok, ale v praxi je to jednoduchšie. Prepínanie sa ovláda pomocou časové relé - po 5-7 sekundách sa predpokladá, že proces štartovania je ukončený a motor je možné prepnúť na maximálny výkon. Dlhodobá prevádzka presahujúca zaťaženie hviezdy môže poškodiť pohon.
Pri vykonávaní tejto operácie je potrebné mať na pamäti nasledujúce skutočnosti:
- Rozbehový moment motora zapojeného do hviezdy je podstatne nižší ako rozbehový moment motora zapojeného do trojuholníka, preto sa motor s ťažkými rozbehovými podmienkami nedá vždy spustiť týmto spôsobom. Jednoducho sa nenaštartuje. Medzi takéto prípady patria elektricky poháňané čerpadlá pracujúce s protitlakom atď. Takéto problémy možno vyriešiť použitím motora s fázovým rotorom plynulým zvyšovaním budiaceho prúdu pri rozbehu. Úspešné štartovanie hviezdicou sa využíva pri odstredivých čerpadlách, ktoré pracujú na uzavretom závore, pri zaťažení hriadeľa motora ventilátorom atď.
- Vinutie elektromotora musí byť schopné odolať sieťovému napätiu. Je dôležité nezamieňať motory D/Y 220/380 V (zvyčajne indukčné motory s nízkym výkonom do 4 kW) s motormi D/Y 380/660 V (zvyčajne 4 kW a viac). Sieť 660 V sa takmer nikdy nepoužíva, ale na spínanie hviezda-trojuholník sa môžu používať len elektromotory s týmto menovitým napätím. Trojfázový pohon 220/380 možno prepínať len v zapojení do hviezdy. Nesmú sa používať v spínacom obvode.
- Medzi vypnutím stýkača hviezdy a zapnutím stýkača trojuholníka sa musí dodržať prestávka, aby sa zabránilo prekrývaniu. Nesmie sa však nadmerne zvyšovať, aby sa zabránilo zastaveniu motora. Ak si obvod vyrobíte sami, možno ho bude potrebné experimentálne upraviť.
Používa sa aj spätné prepínanie. Má to zmysel, ak je výkonný motor dočasne v prevádzke s malým zaťažením. Jeho účinník je nízky, pretože spotreba činného výkonu je daná pracovným cyklom motora. Jalový výkon je určený najmä indukčnosťou vinutia, ktorá nezávisí od zaťaženia hriadeľa. Na zlepšenie pomeru medzi činným a jalovým výkonom možno vinutia prepnúť do hviezdicového usporiadania. Toto je možné vykonať aj manuálne alebo automaticky.
Spínací obvod môže byť zostavený z diskrétnych prvkov - časových relé, stýkačov (spúšťačov) atď. Existujú aj hotové riešenia, ktoré integrujú automatický spínací obvod do jednej skrine. Stačí pripojiť motor a trojfázové napájanie k výstupným svorkám. Takéto zariadenia môžu mať rôzne názvy, napr. "štartovacie časové relé" atď.
Pripojenie vinutí motora podľa rôznych schém má svoje výhody aj nevýhody. Poznanie výhod a nevýhod je základom správneho fungovania. Potom motor vydrží dlho a prinesie maximálny účinok.
Súvisiace články:
