Připojení motorů k různým typům frekvenčních měničů

Někdy takový problém nastane – je nutné připojit elektromotor ke standardní síti 380V 50 Hz, ale vlastnosti motoru nejsou známy, protože k němu neexistuje žádná dokumentace a neexistuje žádný typový štítek.

Existuje 5 jednoduchých kroků, které jejich postupným dodržováním dokážou poskytnout motoru požadované napájecí napětí, ochranu a spínací obvod.

1. Odhadněte jmenovitý výkon a proud motoru

Nejprve je potřeba zhruba určit výkon elektromotoru. K tomu najdeme podobný motor se známými parametry pomocí katalogů výrobců. Jednotky musí odpovídat velikosti a průměru hřídele.

V této fázi budeme schopni určit hlavní parametry pro připojení a používání pohonu – výkon, proud, otáčky hřídele.

2. Určete napětí podle schématu zapojení

Dalším krokem je určit, který obvod připojit vinutí a jaké napětí použít. Existuje několik kritérií, která nám umožňují tyto parametry s určitou pravděpodobností vyhodnotit.

Připomeňme, že průmyslové nízkonapěťové motory jsou k dispozici se dvěma typy napájecích napětí: 220/380 V a 380/660 V pro schéma zapojení „Trojúhelník“ a „Hvězda“. Motory prvního typu mohou být napájeny 380 V sestavením vinutí do „hvězdového“ obvodu a pro pohony druhého typu do „trojúhelníku“.

Pokud je elektromotor nový, pak je s největší pravděpodobností sestaven podle obvodu, který vyžaduje napájení 380 V. Toto je obvod, který výrobci obvykle používají.

Pokud z motoru vycházejí 3 vodiče, můžeme usoudit, že má standardní napájení 380 V Nezáleží na tom, jaký obvod je uvnitř sestaven. Pokud je však v krabici kondenzátor, lze tvrdit, že motor je navržen pro napětí 220 V a je sestaven do „trojúhelníku“. Kromě toho bude výkon v tomto případě nízký – ne více než 2,2 kW. Chcete-li připojit takový pohon k třífázové síti 380 V, musíte jej sestavit podle obvodu „Star“.

Pokud má asynchronní motor šest svorek, které nejsou nijak propojeny, nebude možné ze schématu zapojení určit napájecí napětí. V tomto případě musíte nejprve najít svorky vinutí, poté začátek a konec každého vinutí, abyste je mohli sestavit do jednoho z obvodů. Obvykle jsou uvedeny názvy vinutí a jejich začátek/konec.

Elektromotory s výkonem vyšším než 5 kW se zpravidla nezapínají přímo. K tomu použijte frekvenční měnič, softstartér nebo obvod „Hvězda“/„Trojúhelník“.

3. Napájení motoru

Po vyhodnocení výkonu a výběru spínacího obvodu je možné dodávat energii. Zpočátku by měl motor běžet naprázdno. Napájení je zajištěno automatickým motorem a jističem. Pro sepnutí je vhodné použít stykač.

Přibližný provozní proud asynchronního motoru lze vypočítat pomocí empirického vzorce: I (A) = 2 x P (kW). To znamená, že pokud je výkon motoru stanoven na 3 kW, jeho jmenovitý proud bude asi 6 A v kterémkoli ze spínacích obvodů.

Jmenovitý výkon automatického motoru se volí na základě dříve stanoveného výkonu. Pro volnoběžné otáčky lze nastavení stroje nastavit na 2krát nižší, než je jmenovitá hodnota, v našem příkladu – asi 3A. Pokud se stroj vyklepne, jeho nastavení se zvýší až na jmenovitou hodnotu (6 A).

V této fázi je nutné sledovat provozuschopnost motoru a jeho teplotu a proudovými kleštěmi hlídat proud naprázdno. V klidovém režimu by se motor neměl zahřívat, když oběžné kolo ventilátoru funguje normálně. Pokud dojde k zahřívání, může to znamenat, že je jednotka vadná nebo že je třeba změnit její spínací obvod.

4. Určete požadovaný ochranný proud

Jmenovitý proud a jmenovitý výkon elektromotoru jsou omezeny jeho ohřevem. Limit provozní teploty je určen třídou izolace. Maximální teplota vinutí motoru s nejnižší třídou izolace (Y) je 90°C. Na tuto hodnotu se musíte zaměřit.

Pro stanovení ochranného proudu zapneme motor se jmenovitým zatížením hřídele přes automatický motor s nastaveným proudem stanoveným v předchozím kroku. Po připojení napájení by měl stroj pracovat při přetížení. Dále zvýšíme jeho nastavení a v případě potřeby připojíme stroj s jiným rozsahem nastavení.

Výsledkem je experimentální stanovení jmenovitého výkonu automatického motoru, jehož nastavení zajišťuje nepřetržitý provoz motoru při jmenovité zátěži.

5. Ovládejte ohřev vinutí

Když je jakýkoli motor v chodu, musí být pravidelně sledována jeho teplota. V tomto případě je to obzvláště důležité. Praxe ukazuje, že práh bolesti lidské ruky je 60°C. Tento způsob regulace teploty je nejjednodušší, ale nejlepší je použít vestavěný teplotně citlivý prvek.

Závěr

Každý motor s neznámými vlastnostmi má svou vlastní historii. Než se tedy budete řídit radami uvedenými v článku, musíte zkontrolovat zařízení nebo se zeptat personálu, kde byl disk dříve nainstalován.

Uvažujme obvody pro připojení hvězdicových a trojúhelníkových asynchronních motorů v kontextu jejich napájení z frekvenčních měničů. Nejprve si trochu osvěžíme paměť v teorii.

Co jsou “hvězda” a “trojúhelník”

Typicky se používají asynchronní motory se třemi vinutími, která mohou být zapojena dvěma způsoby – hvězda (symbol “Y”) nebo trojúhelník (Δ nebo D). Připojovací obvod musí zajistit normální provoz motoru při dostupném napájecím napětí.

První věc, kterou musíte při výběru okruhu zvážit, jsou údaje na typovém štítku motoru. Udává parametry pro obě schémata. Nejdůležitějším parametrem je napájecí napětí. Napětí „hvězdy“ je 1,73krát (přesněji druhá odmocnina ze 3) větší než napětí „trojúhelníku“. Pokud je například uvedeno, že napájecí napětí motoru připojeného podle obvodu „hvězda“ je 380 V, můžete s jistotou říci, aniž byste se podívali na typový štítek, že pro zapnutí obvodu „trojúhelník“ potřebují napětí 220 V. V tomto případě napětí 380 B odpovídá síťovému napětí ve standardní síti a motor lze připojit do hvězdy přes stykač nebo přes frekvenční měnič. Totéž platí pro případy, kdy je „trojúhelníkové“ napětí uvedené na typovém štítku 380 V. Poté vynásobením 1,73 získáme „hvězdové“ napětí rovné 660 V.

Tyto dva typy motorů, lišící se napájecím napětím (220/380 a 380/660 V), se v praxi používají v naprosté většině případů a mají své vlastní připojovací vlastnosti, které budeme zvažovat níže.

Klasický design hvězda/trojúhelník

Při napájení „přímo“ z průmyslové sítě s lineárním napětím 380 V jsou vhodné oba typy motorů. Musíte se jen ujistit, že obvod vinutí je sestaven pro požadované napětí.

V praxi se však pro napájení v obvodu hvězda/trojúhelník používá druhý typ pohonu (380/660 V). Tento obvod se používá ke snížení startovacího proudu výkonných motorů, který může několiknásobně překročit provozní proud. Navzdory skutečnosti, že tento proud je krátkodobý, během zrychlení dochází k výraznému elektrickému a mechanickému přetížení napájecí sítě a pohonu – vždyť v prvním zlomku sekundy může být proud motoru 10krát vyšší než jmenovitá hodnota, postupně klesající během procesu zrychlování.

Schéma zapojení hvězda/trojúhelník je uvedeno v mnoha zdrojích, proto si jen krátce připomeňme, jak to funguje.

Aby byl proces spouštění šetrnější, nejprve se na vinutí motoru zapojená do hvězdy přivede napětí 380 V. Protože provozní napětí tohoto obvodu musí být vyšší (660 V), motor běží se sníženým výkonem. O několik sekund později, po roztočení pohonu, se zapne „trojúhelník“, pro který je provozní napětí 380 V, a motor dosáhne jmenovitého výkonu.

Podívali jsme se na klasické zapojení a nyní se podíváme na to, v jakých případech použít připojení motorů do hvězdy a trojúhelníku při napájení z frekvenčního měniče.

Frekvenční měniče na 220V

Když je měnič kmitočtu napájen z jedné fáze (fázové napětí 220 V), lineární napětí na jeho výstupu nemůže být větší než 220 V. Pro napájení asynchronního motoru z jednofázového měniče je tedy nutné připojit vinutí měniče s napětími 380/220 V v zapojení do trojúhelníku. Stejný motor zapojený do hvězdy bude pracovat se sníženým výkonem.

Frekvenční měniče na 380V

Třífázové měniče jsou univerzálnější z hlediska připojení motorů s různým napájecím napětím. Hlavní věcí je sestavit obvod pro napětí 380 V ve svorkovnici (boru) motoru. Právě tato možnost se používá ve většině frekvenčních měničů pracujících v průmyslových zařízeních.

Střídač s možností přepínání hvězda/trojúhelník

Některé měniče pracující s výkonnými motory mají schopnost rychle přepínat provozní schéma. To se provádí za účelem rozšíření rozsahu nastavení otáček motoru směrem nahoru od jmenovitých. Metoda je založena na skutečnosti, že zapojení do hvězdy poskytuje vyšší točivý moment při nízkých otáčkách, zatímco zapojení do trojúhelníku poskytuje vyšší točivý moment při vysokých otáčkách. Můžete nastavit výstupní frekvenci, při které dochází ke spínání, dobu pauzy (zpoždění) pro spínání a parametry motoru pro první a druhý režim.

Frekvenční měniče tohoto typu mají výstupy pro sepnutí příslušných stykačů, zajišťujících vytvoření potřebných spínacích obvodů.

Nastavení měniče pro obvody do hvězdy a trojúhelníku

Při výběru schématu připojení je třeba mít na paměti, že některé parametry v nastavení měniče jsou citlivé na výběr typu obvodu, například jmenovité napětí a jmenovitý proud.

Stává se, že je nutné připojit motor sestavený do trojúhelníkového obvodu pro napětí 220 V na výstup třífázového měniče, jehož lineární napětí při frekvenci 50 Hz je 380 V. Je zřejmé, že v tomto případě musí být motor připojen do hvězdy, ale někdy to nelze provést.

Existuje cesta ven. Je nutné uvést, že jmenovitá frekvence motoru není 50 Hz, jak je uvedeno na typovém štítku, ale 87 Hz (1,73krát více). Podobně je potřeba nastavit maximální výstupní frekvenci převodníku. V důsledku toho, že poměr U/F na výstupu měniče zůstane nezměněn, bude při frekvenci 50 Hz napětí na vinutí motoru přesně 220 V. V tomto případě musí být horní pracovní frekvence motoru nastavit na 50 Hz.

Výhodou tohoto zapojení je možnost zvýšit pracovní frekvenci motoru nad 50 Hz, přičemž do 87 Hz motor neztratí provozní točivý moment. V tomto případě je důležité sledovat mechanické opotřebení systému a zahřívání pohonu.