připojení třífázového elektromotoru k třífázové síti

Všichni elektrikáři vědí, že třífázové elektromotory pracují efektivněji než jednofázové 220voltové motory. Pokud má tedy vaše garáž třífázový napájecí kabel, pak je nejlepší možností nainstalovat jakýkoli stroj s 380voltovým motorem.

V tomto případě není potřeba přidávat do schématu zapojení žádná spouštěcí zařízení, protože ihned po nastartování motoru se ve vinutí statoru vytvoří magnetické pole. Podívejme se na jednu otázku, která se dnes často objevuje na fórech elektrikářů. Otázka zní: jak správně připojit třífázový elektromotor k třífázové síti?

Třífázový motor

Schémata zapojení

Začněme tím, že se podíváme na konstrukci třífázového elektromotoru. Zde nás budou zajímat tři vinutí, která vytvářejí magnetické pole, které roztáčí rotor motoru. To znamená, že přesně takto dochází k přeměně elektrické energie na energii mechanickou.

Existují dvě schémata připojení:

Okamžitě udělejme rezervaci, že hvězdicové zapojení usnadňuje spouštění jednotky. Zároveň ale bude výkon elektromotoru nižší než jmenovitý o téměř 30 %. V tomto ohledu vítězí trojúhelníkové spojení. Takto zapojený motor neztrácí výkon.

Existuje však jedna nuance, která se týká aktuálního zatížení. Tato hodnota se prudce zvyšuje při rozběhu, což negativně ovlivňuje vinutí. Vysoký proud v měděném drátu zvyšuje tepelnou energii, což ovlivňuje izolaci drátu. To může vést k poruše izolace a selhání samotného elektromotoru.

Takže tyto třífázové elektromotory musí být připojeny k domácí síti 380V pouze v trojúhelníkovém schématu. Pokud připojíte evropský motor s hvězdou, okamžitě se při zatížení spálí.

Domácí třífázové elektromotory jsou zapojeny do třífázové sítě podle hvězdicového obvodu. Někdy je zapojení provedeno do trojúhelníku, to proto, aby se z motoru vytlačil maximální výkon, který je u některých typů technologických zařízení nezbytný.

Výrobci dnes nabízejí třífázové elektromotory, v jejichž připojovací skříni jsou vyrobeny konce vinutí v počtu tří nebo šesti kusů. Jsou-li tři konce, znamená to, že schéma zapojení do hvězdy bylo uvnitř motoru vytvořeno již ve výrobě.

Pokud existuje šest konců, pak lze třífázový motor připojit k třífázové síti s hvězdou i trojúhelníkem. Při použití hvězdicového obvodu je nutné spojit tři konce začátku vinutí jedním otočením. Další tři (opačné) připojte k fázím třífázové napájecí sítě 380 V.

ČTĚTE VÍCE
Je možné plynule a plošně regulovat otáčky asynchronního elektromotoru?

Při použití trojúhelníkového diagramu je třeba spojit všechny konce dohromady v pořadí, to znamená v sérii. Fáze jsou připojeny ke třem bodům spojujícím konce vinutí navzájem. Níže je fotografie ukazující dva typy připojení třífázového motoru.

Obvod hvězda-trojúhelník

Toto schéma připojení k třífázové síti se používá poměrně zřídka. Ale existuje, a tak má smysl říci o něm pár slov. K čemu se používá? Celá podstata takového spojení je založena na pozici, že při spouštění elektromotoru se používá hvězdicový obvod, to znamená měkký start, a pro hlavní práci se používá trojúhelník, to znamená maximální výkon motoru. jednotka je vytlačena.

Je pravda, že takové schéma je poměrně komplikované. V tomto případě musí být ve spojení vinutí instalovány tři magnetické spouštěče. První je na jedné straně připojen k napájecí síti a na druhé straně jsou k němu připojeny konce vinutí. Opačné konce vinutí jsou připojeny k druhému a třetímu. Druhý startér je spojen s trojúhelníkem a třetí s hvězdou.

Obvod hvězda-trojúhelník

Pozornost! Druhý a třetí startér nelze zapnout současně. Mezi fázemi, které jsou k nim připojeny, dojde ke zkratu, který resetuje stroj. Proto je mezi nimi vytvořen blok. V podstatě se vše bude dít takto – když je jeden zapnutý, kontakty druhého se otevřou.

Princip činnosti je následující: když je zapnut první startér, dočasné relé také zapne startér číslo tři, to znamená zapojený podle hvězdicového obvodu. Elektromotor se spouští plynule. Časové relé je aktivováno na určitou dobu, během které se motor vrátí do normálního provozu. Poté se startér číslo tři vypne a druhý prvek se zapne, čímž se trojúhelník přenese do obvodu.

Připojení elektromotoru přes magnetický startér

Principiálně je schéma zapojení pro 3-fázový motor přes magnetický startér téměř přesně stejné jako přes stroj. Jednoduše přidá blok zapnutí/vypnutí s tlačítky „Start“ a „Stop“.

Připojení elektromotoru

Jedna z fází připojení k elektromotoru prochází tlačítkem „Start“ (normálně je zavřeno). To znamená, že při jeho stisknutí se kontakty sepnou a do elektromotoru začne téct proud. Ale je tu jeden bod. Pokud pustíte Start, kontakty se otevřou a proud nepoteče tak, jak bylo zamýšleno.

ČTĚTE VÍCE
Která sněhová fréza je lepší, plynová nebo akumulátorová?

Proto má magnetický startér další přídavný kontaktní konektor, který se nazývá samodržný kontakt. V podstatě se jedná o blokovací prvek. Je nutné, aby při stisku tlačítka „Start“ nedošlo k přerušení napájecího obvodu elektromotoru. To znamená, že by bylo možné jej odpojit pouze tlačítkem „Stop“.

Co lze přidat k tématu, jak připojit třífázový motor k třífázové síti přes startér? Věnujte pozornost tomuto okamžiku. Někdy po dlouhé době používání obvodu připojení třífázového elektromotoru přestane tlačítko „start“ fungovat. Hlavním důvodem je spálení kontaktů tlačítka, protože při spouštění motoru se objeví startovací zatížení s velkým proudem. Tento problém můžete vyřešit velmi jednoduše – vyčistěte kontakty.

Třífázová střídavá elektrická síť je nejrozšířenější mezi systémy přenosu elektrické energie. Hlavní výhodou třífázového systému oproti jednofázovým a dvoufázovým systémům je jeho hospodárnost. V třífázovém obvodu je energie přenášena třemi vodiči a proudy tekoucí v různých vodičích jsou vzájemně fázově posunuty o 120°, zatímco sinusové EMF v různých fázích mají stejnou frekvenci a amplitudu.

Třífázový proud

Třífázový proud (fázový rozdíl 120°)

Hvězda a trojúhelník

Třífázové vinutí statoru elektromotoru je zapojeno do obvodu „hvězda“ nebo „trojúhelník“ v závislosti na napájecím napětí sítě. Konce třífázového vinutí mohou být: zapojeny uvnitř elektromotoru (z motoru vycházejí tři vodiče), vyvedeny (vychází šest vodičů), přivedeny do rozvodné skříně (z krabice vychází šest vodičů, tři dráty vyjdou z krabice).

Fázové napětí – potenciální rozdíl mezi začátkem a koncem jedné fáze. Další definice: fázové napětí je potenciální rozdíl mezi linkovým vodičem a nulovým vodičem.

Síťové napětí – potenciální rozdíl mezi dvěma lineárními vodiči (mezi fázemi).

Hvězda Trojúhelník Označení
Hvězdné napětí Delta napětí Uл, NEBOф – lineární a fázové napětí, В
Hvězdný proud Trojúhelníkový proud Iл, Iф – lineární a fázový proud, А
S – plná síla, Út.
P – aktivní výkon, Út.

Poznámka: Přestože se výkon pro zapojení do hvězdy a trojúhelníku vypočítává pomocí stejného vzorce, připojení stejného elektromotoru různými způsoby ke stejné elektrické síti bude mít za následek rozdílnou spotřebu energie. V tomto případě může nesprávné připojení elektromotoru vést k roztavení vinutí statoru.

Příklad: Řekněme, že elektromotor byl zapojen v hvězdicové konfiguraci do třífázové sítě střídavého proudu Uл= 380 V (respektive Uф=220 V) a spotřebovaný proud Iл=1 A. Celková spotřeba energie:

ČTĚTE VÍCE
Lze cementovou omítku používat v suché místnosti?

S = 1,73∙380∙1 = 658 W.

Nyní změňme schéma zapojení na „trojúhelník“, lineární napětí zůstane stejné Uл= 380 V a fázové napětí se zvýší o odmocninu 3krát Uф=Uл=380 V. Zvýšení fázového napětí povede ke zvýšení fázového proudu o odmocninu 3krát. Lineární proud trojúhelníkového obvodu bude tedy třikrát větší než lineární proud hvězdicového obvodu. Spotřeba energie bude tedy 3x větší:

S = 1,73∙380∙3 = 1975 W.

Pokud je tedy motor navržen pro připojení k třífázové síti střídavého proudu v konfiguraci hvězdy, připojení tohoto elektromotoru v konfiguraci trojúhelníku může vést k jeho poruše.

Pokud je v normálním režimu elektromotor zapojen do trojúhelníkového obvodu, pak pro snížení startovacích proudů při spouštění může být zapojen do hvězdicového obvodu. V tomto případě se spolu s rozběhovým proudem sníží i rozběhový moment.

Schéma zapojení - hvězda a trojúhelník

Zapojení elektromotoru do hvězdy a trojúhelníku

Označení vývodů statoru třífázového elektromotoru

Schéma zapojení vinutí, název fáze a výstupu Označení kolíku
začátek Konec
Otevřený obvod (počet kolíků 6)
první fáze U1 U2
druhá fáze V1 V2
třetí fáze W1 W2
Hvězdicové zapojení (počet kolíků 3 nebo 4)
první fáze U
druhá fáze V
třetí fáze W
hvězdný bod (nulový bod) N
Delta připojení (počet kolíků 3)
první závěr U
druhý závěr V
třetí závěr W

Označení svorek vinutí statoru dříve vyvinuté a modernizované třífázové stroje dle GOST 26772-85

Schéma zapojení vinutí, název fáze a výstupu Označení kolíku
začátek Konec
Otevřený obvod (počet kolíků 6)
první fáze C1 C4
druhá fáze C2 C5
třetí fáze C3 C6
Hvězdicové zapojení (počet kolíků 3 nebo 4)
první fáze C1
druhá fáze C2
třetí fáze C3
nulový bod
Delta připojení (počet kolíků 3)
první závěr C1
druhý závěr C2
třetí závěr C3

Připojení třífázového asynchronního motoru k jednofázové síti pomocí prvku s fázovým posunem

Třífázové asynchronní elektromotory lze připojit k jednofázové síti pomocí prvků s fázovým posunem. V tomto případě bude elektromotor pracovat buď v režimu jednofázového motoru se startovacím vinutím (obr. a, b, d) nebo v režimu kondenzátorového motoru s trvale zapnutým pracovním kondenzátorem (obr c, d, f).

Připojení třífázového asynchronního motoru k jednofázové síti

Schémata zapojení třífázového asynchronního elektromotoru do jednofázové sítě

Schémata znázorněná na obrázku “a”, “b”, “d” se používají, když je vyvedeno všech šest konců vinutí. Elektromotory se zapojením vinutí podle schémat “a”, “b”, “d” jsou prakticky ekvivalentní motorům, které jsou konstruovány jako jednofázové elektromotory se startovacím vinutím. Jmenovitý výkon je 40-50% výkonu v třífázovém režimu a při práci s pracovním kondenzátorem je to 75-80%.

ČTĚTE VÍCE
Kolik metrů čtverečních by měla být místnost pro plynový kotel?

Kapacita pracovního kondenzátoru při proudové frekvenci 50 Hz pro obvody “c”, “d”, “e” přibližně vypočítáno podle vzorců:

  • , kde Cotroka – kapacita pracovního kondenzátoru, uF,
  • Inom – jmenovitý (fázový) statorový proud třífázového motoru, А,
  • U1 – jednofázové síťové napětí, В.

Řízení asynchronního motoru

Přímé připojení k elektrické síti

Použití magnetických spouštěčů umožňuje řídit asynchronní elektromotory přímým připojením motoru k síti střídavého proudu.

Pomocí magnetických startérů můžete implementovat následující obvod:

  • nevratný start: start a stop;
  • zpětný start: start, stop a zpětný chod.

Použití tepelného relé umožňuje chránit elektromotor před hodnotami proudu mnohem vyššími, než je jmenovitá hodnota.

Nevratný obvod

Nereverzní schéma pro připojení třífázového asynchronního motoru přes magnetický spouštěč

Nevratné schéma připojení třífázového asynchronního elektromotoru k třífázové síti střídavého proudu přes magnetický startér
L1, L2, L3 – kontakty pro připojení k třífázové síti střídavého proudu, QF1 – jistič, SB1 – tlačítko stop, SB2 – tlačítko Start, KM1 – magnetický spínač, KK1 – tepelné relé, HL1 – signální světlo, M – třífázový asynchronní motor

reverzní okruh

Reverzibilní obvod pro připojení třífázového asynchronního motoru přes magnetické spouštěče

Reverzibilní schéma pro připojení třífázového asynchronního elektromotoru k třífázové síti střídavého proudu přes magnetické spouštěče
L1, L2, L3 – kontakty pro připojení k třífázové síti střídavého proudu, QF1 – jistič, KM1, KM2 – magnetické startéry, KK1 – tepelné relé, Mmm – třífázový asynchronní motor, SB1 – tlačítko stop, SB2 – startovací tlačítko „vpřed“, SB3 – startovací tlačítko „zpět“ (zpátky), HL1, HL2 – signální lampy

Řízení frekvence asynchronního elektromotoru

K regulaci rychlosti otáčení a točivého momentu asynchronního motoru se používá frekvenční měnič. Princip činnosti frekvenčního měniče je založen na změně frekvence a napětí střídavého proudu.

Funkční schéma frekvenčního měniče

    V závislosti na funkčnosti realizují frekvenční měniče s asynchronním elektromotorem následující způsoby řízení:
  • skalární ovládání;
  • vektorové ovládání.

Skalární ovládání je jednoduchá a levná na implementaci, má však následující nevýhody – pomalou odezvu na změny zátěže a malý regulační rozsah. Skalární řízení se proto obvykle používá v úlohách, kde je zatížení buď konstantní, nebo se mění podle známého zákona (například řízení ventilátoru).

Skalární řízení indukčního motoru s kotvou nakrátko se snímačem rychlosti

Skalární řízení asynchronního motoru se snímačem otáček

Vektorové ovládání používá se v úlohách, kde je nutné samostatně řídit otáčky a točivý moment elektromotoru (například výtahu), což zejména umožňuje udržovat konstantní rychlost otáčení s měnícím se momentem zatížení. Vektorové řízení je přitom nejúčinnějším řízením z hlediska účinnosti a zvýšení provozní doby elektromotoru.

ČTĚTE VÍCE
Jak utěsnit svahy po instalaci plastových oken z ulice?

Mezi metodami vektorového řízení pro asynchronní elektromotory jsou nejpoužívanější řízení orientované polem a přímé řízení momentu.

Polně orientované řízení třífázového asynchronního elektromotoru pomocí snímače polohy

Polně orientované řízení asynchronního elektromotoru pomocí snímače polohy rotoru

Řízení orientované na pole umožňuje plynule a přesně řídit parametry pohybu (rychlost a točivý moment), ale jeho realizace vyžaduje informaci o směru a vektoru vazby toku rotoru motoru.

    Podle způsobu získávání informací o poloze táhla toku rotoru elektromotoru se rozlišují:
  • řízení senzorů orientované na pole;
  • řízení orientované na pole bez senzoru: poloha vazby rotorového toku se vypočítá matematicky na základě informací dostupných ve frekvenčním měniči (napájecí napětí, statorová napětí a proudy, odpor a indukčnost vinutí statoru a rotoru, počet pólů motoru páry).

Polně orientované řízení třífázového asynchronního elektromotoru bez snímače polohy rotoru

Polně orientované řízení asynchronního elektromotoru bez snímače polohy rotoru

Přímé řízení točivého momentu Má jednoduchý obvod a vysokou provozní dynamiku, ale zároveň velké zvlnění točivého momentu a proudu.