Jak jsou zapojena statorová vinutí?

Téměř žádná výroba se v dnešní době neobejde bez výkonného asynchronního elektromotoru. Při spouštění takového motoru je startovací proud 3-8krát vyšší než jmenovitý proud potřebný pro provoz v normálním stabilním režimu. K roztočení rotoru z klidu je zapotřebí velký rozběhový proud. To vyžaduje mnohem více úsilí než dále udržovat konstantní počet otáček v daném časovém úseku. Značné rozběhové proudy u asynchronních motorů jsou velmi nežádoucím jevem, protože to může vést ke krátkodobému nedostatku energie pro další zařízení připojená ke stejné síti (pokles napětí). Existuje mnoho příkladů takového vlivu, jak ve výrobě, tak v každodenním životě. První věc, která vás napadne, je „blikání“ žárovky, když je svařovací stroj v provozu, ale existují i ​​vážnější případy: pokles napětí může způsobit vadnou dávku zboží ve výrobě, což vede k velkým finančním a pracovním nákladům. náklady. Vysoký zapínací proud může také způsobit značné tepelné přetížení vinutí motoru, což má za následek stárnutí izolace, poškození a nakonec vyhoření motoru. To vše nás motivovalo k nalezení řešení, jak minimalizovat startovací proudy. Jedním z takových řešení je metoda spouštění motoru hvězda-trojúhelník. Nejprve pojďme zjistit, co je „hvězda“ a co je „trojúhelník“ a jak se od sebe liší. Hvězda a trojúhelník jsou nejběžnější a prakticky používaná schémata zapojení pro třífázové elektromotory. Při zapnutí třífázového elektromotoru s hvězdou (viz. Obrázek 1) konce statorových vinutí jsou spojeny dohromady, spojení nastává v jednom bodě nazývaném nulový bod nebo nulový bod. Na začátek vinutí je přivedeno třífázové napětí. Když jsou vinutí statoru zapojena do hvězdy, vztah mezi lineárním a fázovým napětím je vyjádřen vzorcem:

U l = U f ⋅ 3 U _ l = U _ f cdot sqrt

kde:
U_л – napětí mezi dvěma fázemi;
U_ф – napětí mezi fázovým a nulovým vodičem;
Hodnoty lineárních a fázových proudů se shodují, tzn. I_л = I_ф. Když je třífázový elektromotor zapnutý v trojúhelníkovém vzoru (viz. Obrázek 2) statorová vinutí elektromotoru jsou zapojena do série. Konec jednoho vinutí je tedy spojen se začátkem dalšího, napětí je v tomto případě aplikováno na spojovací body vinutí. Při připojení vinutí statoru k trojúhelníku se fázové napětí rovná lineárnímu napětí mezi dvěma vodiči: U_л =U_ф. Proud ve vedení (síti) je však větší než proud ve fázi, který je popsán vzorcem:

I l = I f ⋅ 3 I _l=I _f cdot sqrt

kde:
I_л — lineární proud;
I_ф — fázový proud. Ukazuje se, že spojením vinutí s „hvězdou“ snížíme lineární proud, což jsme původně hledali. Toto schéma má však také nevýhodu: jak vidíme ze vzorce, startovací moment motoru je přímo úměrný fázovému napětí:

M n = m ⋅ U 2 ⋅ r 2 ´ ⋅ p 2 ⋅ π ⋅ f ( ( r 1 + r 2 ´ ) 2 + ( x 1 + x 2 ´ ) 2 ) M _n = < m cdot U^2 cdot akutní r_2 cdot p >přes

kde:
U — fázové napětí vinutí statoru;
r₁ — aktivní odpor fáze vinutí statoru
r₂ — snížená hodnota činného odporu fáze vinutí rotoru;
x₁ — indukční reaktance fáze vinutí statoru;
x₂ — snížená hodnota indukční reaktance stacionární fáze vinutí rotoru;
m — počet fází;
p — počet párů tyčí. Aby to bylo jasnější, podívejme se na příklad: předpokládejme, že pracovní obvod vinutí asynchronního elektromotoru je „trojúhelník“ a lineární napětí napájecí sítě je 380 V, odpor vinutí statoru Z = 10 Ohmů. Pokud jsou vinutí během spouštění zapojena do hvězdy, napětí a proud ve fázích se sníží:

U f = U l 3 = 380 3 = 220 V U_ph= over = konec = 220V
Fázový proud se rovná proudu vedení a rovná se:
I f = I l = U f Z = 220 10 = 22 AI _ph = I _l = nad = nad = 22A

Poté, co motor dosáhne požadované rychlosti, tj. zrychlí, přepneme vinutí z „hvězdy“ na „trojúhelník“, v tomto případě dostaneme zcela jiné hodnoty proudu a napětí:

U f = U l = 380 BU _f = U _ l = 380 B
I f = U f Z = 380 10 = 38 AI _f = nad = nad = 38A
I l = 3 ⋅ I f = 3 ⋅ 38 = 65 AI _l= sqrt cdot I _f=sqrt cdot3=38A

V souladu s tím je při spouštění motoru podle obvodu „hvězda“ fázové napětí √3krát menší než lineární napětí a při spouštění obvodu „trojúhelník“ jsou stejné. Z toho vyplývá, že točivý moment při startování podle schématu „hvězda“ je 3krát menší, což znamená, že spuštěním motoru podle tohoto schématu nebudeme schopni dosáhnout jmenovitého výkonu motoru. Při řešení jednoho problému vzniká druhý, neméně akutní než zvýšené náběhové proudy. Stále však existuje jediné řešení: je nutné zkombinovat obvody připojení motoru tak, aby při spouštění výkonného motoru nebyl v síti velký proud a poté, co motor dosáhne otáček potřebných pro svůj provoz, přešel na „ trojúhelník“ obvod, který umožňuje bezproblémovou práci se 100% zátěží. Časové relé Finder 80.82 se s tímto úkolem dokonale vyrovná. Když je relé připojeno k napájení, kontakt se okamžitě sepne, což je zodpovědné za připojení do hvězdy. Po určité době, kdy otáčky motoru dosáhnou provozní frekvence, se rozepne kontakt hvězda a sepne se kontakt zodpovědný za zapojení do trojúhelníku. Kontakty zůstanou v této poloze, dokud nebude relé odpojeno od napájení. Vizuální schéma činnosti tohoto relé je uvedeno v Obrázek 3. Podívejme se podrobněji na implementaci tohoto schématu v praxi. Platí pouze pro motory, jejichž typový štítek označuje „Δ/Y 380/660V“. Na Obrázek 4 je představena výkonová část obvodu hvězda-trojúhelník, která využívá tři elektromagnetické spouštěče. Jak bylo popsáno dříve, pro ovládání přepínání z hvězdy na trojúhelníkový obvod musíte použít relé Finder 80.82. Na Obrázek 5 Je uvedeno schéma ovládání pomocí tohoto relé. Pojďme analyzovat provozní algoritmus tohoto obvodu: Po stisknutí tlačítka S1.1 je cívka spouštěče KM1 pod napětím, v důsledku čehož se silové kontakty KM1 sepnou a pomocí přídavného kontaktu KM1.1 se samočinně zapne. je realizováno oživení startéru. Současně je přivedeno napětí na časové relé U1. Kontakty časového relé 17-18 jsou sepnuté a startér KM2 je zapnutý. Motor tedy startuje podle schématu „hvězdy“. Po čase T (viz Obrázek 3), kontakt časového relé 17-18 se okamžitě rozepne, časové zpoždění Tu uplyne a kontakt 17-28 se sepne. V důsledku toho bude fungovat startér KM3, který se přepne na obvod „trojúhelník“. Normálně sepnuté kontakty spouštěčů KM2.2 a KM3.2 se používají k zamezení současné aktivace spouštěčů KM2 a KM3. Pro ochranu motoru před přetížením je v silovém obvodu instalováno tepelné relé KK1. V případě přetížení tepelné relé otevře silový obvod a řídicí obvod přes kontakt KK1.1. Motor se zastaví po stisknutí tlačítka S1.2, čímž se přeruší samopřídržný obvod a odpojí se cívka startéru KM1. Shrneme-li to, co bylo napsáno, můžeme dojít k závěru, že pro usnadnění startování výkonného elektromotoru se doporučuje zpočátku jej spustit podle „hvězdového“ obvodu, což může výrazně snížit startovací proudy, snížit pokles napětí v sítě, ale nedovolí motoru dosáhnout svého jmenovitého provozního režimu. Pro dosažení jmenovitého režimu motoru je nutné přepnout vinutí statoru do trojúhelníkového obvodu. Obvod pro spínání vinutí z hvězdy do trojúhelníku je realizován pomocí časového relé Finder 80.82, ve kterém se nastavuje doba rozběhu elektromotoru.

1. GOST 11828-86 “Stanovení točivých momentů a rozběhových proudů.”
2. Veshenevsky S.N. Charakteristika motorů v elektrických pohonech. // 6. vydání, revidováno – Moskva, nakladatelství “Energia”, 1977
3. Voinarovsky P. D. Elektromotory // Encyklopedický slovník Brockhause a Efrona: v 86 svazcích (82 svazcích a 4 doplňkové) – Petrohrad, 1890-1907

• Článek „Spuštění asynchronního elektromotoru hvězda-trojúhelník o výkonu 30 kW pomocí časového relé Finder 80.82“ ve formátu pdf – 1,37 MB

Vytvořte si na webu přihlášku, co nejdříve vás budeme kontaktovat a zodpovíme všechny vaše dotazy.

Připojení motoru

Konstrukce elektromotoru

• kolektor;
• kartáčový mechanismus (2 kartáče + 2 desky/lamely);
• rotor elektromotoru (kotva u synchronního motoru má 1 vinutí);
• stator, na kterém jsou instalovány magnety (u stejnosměrných motorů – konstantní).

Rotor

Rotor je pohyblivý prvek elektromotoru, poháněný magnetickým polem a vykonává rotační pohyby společně s hřídelí. Má minimálně 3 zuby, z nichž jeden trvale spadá do oblasti připojení.

Komutátor motoru

Rotor se automaticky přepne. Tuto funkci má na starosti kolektor – struktura dvou lamel připevněných k hřídeli rotoru a dvou kartáčů, které fungují jako kontakty sběrače proudu (dodávají lamelám stejnosměrný proud). Princip fungování je následující:

• rotor se otáčí a mění směr proudu;
• když se kotva otočí o 180 stupňů, lamely změní místo;
• při změně poloh desek se mění jak směr proudu, tak (podle toho) póly magnetu;
• póly stejného jména se podle fyzikálních zákonů odpuzují – cívka se otáčí, její póly jsou přitahovány k opačným pólům na druhé straně magnetu.

Stator elektromotoru

Stator je stacionární nebo stacionární jednotka elektromotoru. Jiný název je induktor. Obsahuje několik vinutí s vratnou polaritou (při průchodu střídavého proudu), což zajišťuje vytvoření magnetického pole. Stator má ve většině případů 2 páry hlavních pólů, ale může obsahovat i pomocné póly pro lepší spínání rotoru na komutátoru.

Podmínky pro připojení elektromotoru

Hlavní podmínkou pro normální provoz třífázových motorů je stabilita napětí a proudu v každé fázi elektrické sítě. Přerušení alespoň jedné fáze způsobí, že motor ztratí značnou část svého výkonu a když zatížení hřídele překročí 50 % standardní hodnoty, zastaví se a selže. Dvoufázový start je možný pouze při úplné absenci zátěže a pouze v době, kdy rotor udržuje alespoň malé úhlové otáčky.

Indukční motor

Pro vaši informaci! V okamžiku rozběhu spotřebuje asynchronní motor proud, který je 3-5krát vyšší než jmenovitý proud, dokud rotor nedosáhne určité rychlosti. Tento jev pochází z principu činnosti motoru.

Pokud tedy v provozním režimu proud motoru umožňuje použití běžných jističů, pak pro zajištění normálního spouštění by mělo být spínání provedeno pomocí výkonného stykače (magnetického spouštěče).

Magnetický spínač

V některých případech je možné připojit třífázový motor k jednofázové domácí síti. Výkonové charakteristiky přitom výrazně klesají. Tato situace nastává velmi často při nutnosti použití průmyslového pohonu v domácím prostředí. Pomocí speciálního spínacího obvodu zajišťují normální provoz motoru s přihlédnutím ke snížení výkonu.

Připojení třífázového elektromotoru

Asynchronní elektromotory (AM), které mají řadu nepochybných výhod (spolehlivost, vysoká udržovatelnost, životnost, nenáročná údržba), jsou také energeticky účinnější. Podívejme se na schémata zapojení pro elektromotor na 380V. Za zmínku stojí, že se zdá být možné připojit motor i k 220V síti pomocí obvodu s kondenzátory, ale to způsobí výrazný pokles výkonu, a proto je tato metoda nepraktická. V tomto článku se podíváme na způsoby, jak zapojit elektromotor, abychom dosáhli jeho maximálního výkonu a výkonu a zároveň zajistili jeho bezpečnost z technického hlediska.

Schémata zapojení elektromotoru

Hlavní způsoby připojení vinutí třífázového IM jsou připojení elektromotoru do „hvězdy“ („Z“) a připojení elektromotoru do „trojúhelníku“ („T“). Elektromotory mají tři vinutí, která jsou vzájemně spojena buď tak, že se všechna sbíhají v jednom bodě, nebo v sérii za sebou. Na volné konce vinutí jsou přiváděny opačné fáze. Pokud je na typovém štítku elektromotoru uvedena možnost připojení „hvězda“ i „trojúhelník“, lze jej připojit na napětí 220V a 380V. Vinutí motoru jsou zapojena do trojúhelníku pro napětí 220V a do hvězdy pro napětí 380V.

Důležité je, že při zapojení elektromotoru 380 V do „hvězdy“ je výsledkem měkčí rozběh elektromotoru než při zapojení do „trojúhelníku“. Pokud chcete z krevního tlaku vymáčknout plný výkon, budete jej muset zapnout v režimu „trojúhelník“. Výkon se tak výrazně (téměř jedenapůlkrát) zvýší oproti schématu zapojení třífázového elektromotoru „Z“. Pamatujte, že zde existují úskalí: zvýšený výkon způsobuje zvýšení proudu při nízkých/středních rychlostech. Zpočátku jsou elektromotory navrženy pro přímý provoz ze zdroje proudu, ale pro zvýšení jejich životnosti lze do elektrického obvodu dodatečně zařadit softstartér. To není finančně rentabilní, ale z hlediska dodatečné ochrany elektromotoru a zvýšení jeho životnosti je to naprosto rozumné a pragmatické.

Schémata zapojení jsou poměrně jednoduchá. Obrázek 2 ukazuje schémata zapojení „Z“ a „T“.

Rýže. 2. Spojovací obvody pro vinutí „hvězda“ a „trojúhelník“ IM.

Již bylo řečeno výše: každý z těchto způsobů připojení má své výhody a nevýhody. Chtěl bych je vzájemně kombinovat. Toho lze reálně dosáhnout pomocí zapojení hvězda-trojúhelník. Tento způsob spouštění kombinuje snížení rozběhového proudu a rozběhového momentu, přičemž motor musí mít při normálním provozu zapojení do trojúhelníku. Tento obvod se doporučuje pro připojení vysoce výkonných elektromotorů, protože počáteční spojení takového motoru s trojúhelníkem vytvoří vysoké startovací proudy. Při tomto zapnutí je rozběhový proud 30 % proudu vznikajícího při přímém napájení a moment je o 25 % menší než rozběhový moment při stejném napájení. Například při spouštění čerpadel a ventilátorů na začátku provozu je točivý moment nízký a roste úměrně druhé mocnině otáček. Pokud je však elektromotor mechanicky zatížen hřídelí, jeho připojení pomocí kombinovaného obvodu se důrazně nedoporučuje.
Jak toto schéma funguje: počáteční spuštění se provádí podle cx. „Z“, díky tomu získáme měkký příjem, proto se sníží opotřebení motoru a poté dojde k mechanickému opětovnému připojení podél cx. „T“, což vám umožňuje vymáčknout z motoru plný výkon.

Než přistoupíme přímo k zapojení, podívejme se, jaké elektrické vybavení k tomu potřebujeme. V prvé řadě se jedná o jistič, jehož jmenovitý proud odpovídá nebo je o něco vyšší než jmenovitý proud elektromotoru.

Dalším spínacím zařízením je již zmíněný startér. Podle jmenovitého proudu se spouštěče dělí na produkty 1, 2 atd. až do 8. hodnoty. Pro nás je důležité, aby jmenovitý proud startéru nebyl menší než jmenovitý proud elektromotoru.

Dále potřebujeme tlačítkový sloupek se dvěma tlačítky. Startér se ovládá pomocí tlačítkové stanice. Může být dvojího druhu. Tlačítky “Start” a “Stop” a tlačítky “Vpřed”, “Stop” a “Zpět”. Pokud nepoužijeme zpětný chod, pak potřebujeme tlačítkový sloupek se dvěma tlačítky a naopak.

Kromě uvedených zařízení budeme potřebovat kabel odpovídajícího průřezu. Je také žádoucí, ale není nutné, instalovat ampérmetr alespoň na jednu fázi pro sledování proudu motoru.

Věnovat pozornost! Místo stroje je docela možné použít pojistky. Pouze jejich jmenovitý proud musí odpovídat jmenovitému proudu motoru. Musí také počítat se startovacím proudem, který se u různých typů motorů pohybuje od 6 do 10 násobku jmenovitého.

• Nyní přistoupíme přímo k připojení. Dá se zhruba rozdělit na dvě etapy. První je připojení výkonové části a druhé připojení sekundárních obvodů. Silové obvody jsou obvody, které zajišťují spojení mezi motorem a zdrojem elektrické energie. Sekundární okruhy jsou nezbytné pro snadné ovládání motoru.
• Pro připojení silových obvodů nám stačí propojit výstup motoru s prvními svorkami startéru, svorky startéru se svorkami jističe a samotný stroj se zdrojem elektrické energie.

Věnovat pozornost! Nezáleží na připojení fázových výstupů ke kontaktům spouštěče a stroje. Pokud po prvním spuštění zjistíme, že rotace je nesprávná, můžeme ji snadno změnit. Zemnící obvod motoru je připojen ke všem spínacím zařízením.

Schéma zapojení primárního a sekundárního okruhu spínacího obvodu elektromotoru

Nyní se podíváme na složitější schéma sekundárního obvodu. Abychom to mohli udělat, nejprve, jako ve videu, musíme rozhodnout o jmenovitých parametrech startovací cívky. Může to být 220V nebo 380V.

Měli byste se také zabývat takovým prvkem, jako jsou kontakty startovacího bloku. Tento prvek je k dispozici téměř u všech typů startérů a v některých případech jej lze zakoupit samostatně s následnou montáží na tělo startéru.

Umístění startovacích prvků

• Tyto blokové kontakty obsahují sadu kontaktů – normálně zavřené a normálně otevřené. Hned vás varujeme – nelekejte se, není na tom nic složitého. Normálně sepnutý kontakt je kontakt, který je sepnutý, když je startér ve vypnuté poloze. V souladu s tím je normálně otevřený kontakt v tomto okamžiku otevřený.
• Když je startér zapnutý, normálně sepnuté kontakty se otevřou a normálně otevřené kontakty se uzavřou. Pokud mluvíme o třífázovém asynchronním elektromotoru a jeho připojení k elektrické síti, pak potřebujeme normálně otevřený kontakt.
• Takové kontakty jsou i na tlačítkovém sloupku. Tlačítko Stop má normálně zavřený kontakt a tlačítko Start má normálně otevřený kontakt. Nejprve připojíme tlačítko „Stop“.
• K tomu připojíme jeden vodič ke kontaktům spouštěče mezi jističem a spouštěčem. Připojíme jej k jednomu z kontaktů tlačítka „Stop“. Z druhého kontaktu tlačítka by měly vycházet dva vodiče najednou. Jeden jde na kontakt tlačítka „Start“, druhý na blokové kontakty startéru.

Připojení tlačítek Start a Stop

• Z tlačítka „Start“ položíme vodič ke startovací cívce a také tam připojíme vodič z kontaktů startovacího bloku. Druhý konec cívky startéru připojíme buď k druhému fázovému vodiči na silových kontaktech startéru při použití cívky 380V, nebo k nulovému vodiči při použití cívky 220V.
• To je vše, náš obvod přímého připojení pro asynchronní motor je připraven k použití. Po prvním zapnutí zkontrolujeme směr otáčení motoru a při nesprávném otočení pak jednoduše prohodíme dva napájecí vodiče na svorkách startéru.