Схема підключення електродвигуна зірка трикутник

Ротор турбінного компресора

Як відомо, трифазні асинхронні електричні (ел.) Двигуни, які мають короткозамкнений ротор, підключаються за схемою зірка або трикутник в залежності від лінійної напруги, на яку розрахована кожна обмотка.

При пуску особливо потужних ел. двигунів, підключених за схемою трикутника, спостерігаються підвищені пускові струми, які в перевантажених мережах створюють тимчасове падіння напруги нижче допустимої межі.

Цей феномен виникає конструктивними особливостями асинхронних ел. двигунів, у яких масивний ротор має досить велику інерційність, і при його розкручуванні мотор працює в режимі перевантаження. Пуск електродвигуна ускладнюється, якщо на валу знаходиться навантаження з великою масою – ротори турбінних компресорів, відцентрових насосів або механізми різних верстатів.

Спосіб зменшення пускових струмів електродвигуна

Щоб зменшити струмові перевантаження і падіння напруги в мережі, застосовують особливий спосіб підключення трифазного ел. двигуна, при якому відбувається перемикання з зірки на трикутник під час набору оборотів.

Підключення обмоток двигуна: зіркою (ліворуч) і трикутником (праворуч)

При підключенні з’єднаних зіркою обмоток двигуна, розрахованого на підключення трикутником в трифазну мережу, напруга, наведене до кожної обмотці на 70% менше від номіналу. Відповідно, ток при пуску ел. двигуна буде меншим, але слід пам’ятати, що стартовий момент обертання також буде меншим.

Тому перемикання режимів зірка-трикутник не можна застосовувати для електродвигунів, спочатку мають на валу неінерціонную навантаження, таку як вага вантажу лебідки або опір поршневого компресора.

Неприпустимо перемикання режимів у електродвигуна, що стоїть на поршневому компресорі

Для роботи в складі таких агрегатів, що мають велике навантаження в момент пуску, застосовують особливі трифазні ел. двигуни з фазним ротором, в яких пускові струми регулюються за допомогою реостатів.

Перемикання зірка трикутник можна застосовувати тільки для електродвигунів, що мають на валу вільно обертається навантаження – вентилятори, відцентрові насоси, вали верстатів, центрифуг та іншого подібного обладнання.

Відцентровий насос з асинхронним електродвигуном

Реалізація зміни режимів підключення обмоток двигуна

Очевидно, що для здійснення пуску трифазного електромотора в режимі зірки з подальшим перемиканням на з’єднання обмоток трикутником, необхідно застосування декількох трифазних контакторів в пускачі.

Набір контакторів в пускачі для перемикання зірка-трикутник

При цьому потрібно забезпечувати блокування одномоментного спрацьовування даних контакторів, а також повинна бути забезпечена короткочасна затримка перемикання, щоб з’єднання зіркою гарантовано відключилася перш, ніж дає про себе трикутник, інакше станеться трифазне коротке замикання.

Тому реле часу (РВ), яке використовується в схемі для установки інтервалу перемикання, також має забезпечувати затримку 50-100 мс, щоб не відбувалося короткого замикання.

Способи здійснення затримки перемикання

Діаграма часу перемикання режимів

Існує кілька принципів здійснення затримки за допомогою:

  • Реле часу, у якого нормально розімкнутий контакт в момент пуску блокує з’єднання обмоток трикутником. В даній схемі момент перемикання визначається за допомогою реле струму (РТ);
  • Таймера (реле часу), що переключають режими через попередньо виставлений інтервал часу (уставку) 6-10 секунд;

    Сучасне реле часу з установкою всіх параметрів

  • Шляхом включення контакторів зовнішніми керуючими струмами від автоматичних блоків управління або ручних перемикачів.

Ручний перемикач режимів

Класична схема

Дана система досить проста, невибаглива і надійна, але має суттєвий недолік, який буде описаний нижче і вимагає застосування громіздкого і морально застарілого реле часу.

Дане РВ забезпечує затримку відключення через намагніченого сердечника, на розмагнічування якого потрібен якийсь час.

Електромагнітне реле часу затримки

Необхідно подумки пройтися по ланцюгах проходження струму, щоб зрозуміти роботу даної схеми.

Класична схема перемикання режимів з реле струму і часу

Після включення трифазного автоматичного вимикача АВ пускач готовий до роботи. Через нормально замкнуті контакти кнопки «Стоп», і замикає оператором контакт кнопки «Пуск» струм протікає через котушку контактора КМ. Силові контакти КМ утримуються у включеному стані «самопідхоплення», завдяки контакту БКМ.

На фрагменті наведеної вище схеми червоною стрілкою вказано шунтирующий контакт

Реле КМ необхідно для забезпечення можливості відключення двигуна кнопкою «Стоп». Імпульс від кнопки «Пуск» також проходить через нормально замкнуті БКМ1 і РМ, запускаючи контактор КМ2, основні контакти якого забезпечують подачу напруги на з’єднання обмоток по типу зірка – здійснюється розкрутка ротора.

Оскільки в момент пуску КМ2 контакт БКМ2 розмикається, то КМ1, що забезпечує включення з’єднання обмоток трикутником, ніяк не може спрацювати.

Контактори, що забезпечують підключення зіркою (КМ2) і трикутником (КМ1)

Пускові струмові перевантаження ел. двигуна змушують практично миттєво спрацювати РТ, яке включене в ланцюзі трансформаторів струму ТТ1, ТТ2. При цьому ланцюг управління котушкою КМ2 шунтируется контактом РТ, блокуючи роботу РВ.

Одночасно із запуском КМ2 за допомогою його додаткового нормально розімкнутого контакту БКМ2 запускається реле часу, контакти якого перемикаються, але спрацьовування КМ1 не відбувається, так як БКМ2 в ланцюзі котушки КМ1 розімкнути.

Включення реле часу – зелена стрілка, переключають контакти – червоні стрілки

У міру набору оборотів пускові струми зменшуються і контакт РТ в ланцюзі управління КМ2 розмикається. Одночасно з відключенням силових контактів, що забезпечують харчуванням з’єднання обмоток зіркою, відбувається замикання БКМ2 в ланцюзі управління КМ1 і розмикання БКМ2 в ланцюзі харчування РВ.

Але, оскільки РВ відключається з запізненням, цього часу достатньо, щоб його нормально розімкнутий контакт в ланцюзі КМ1 залишався замкнутим, завдяки чому відбувається самопідхоплення КМ1, що включає з’єднання обмоток трикутником.

Нормально розімкнутий контакт самопідхоплення КМ1

Недолік класичної схеми

Якщо через неправильний розрахунок навантаження на валу він не зможе набрати обертів, то і реле струму в цьому випадку не дозволить схемою переключитися в режим трикутника. Тривала експлуатація ел. асинхронного двигуна в такому режимі стартової перевантаження вкрай небажана, обмотки будуть перегріватися.

Перегріті обмотки двигуна

Тому, для запобігання наслідків непередбаченого збільшення навантаження при пуску трифазного ел. двигуна (зношений підшипник або потрапляння сторонніх предметів в вентилятор, забруднення крильчатки насоса), слід також підключити теплове реле в ланцюг харчування ел. двигуна після контактора КМ (на схемі не вказано) і встановити датчик температури на кожух.

Зовнішній вигляд і основні вузли теплового реле

Якщо використовується таймер (сучасне РВ) для перемикання режимів, яке відбувається в установленому інтервалі часу, то при включенні обмоток двигуна трикутником, відбувається набір номінальних оборотів, за умови, що навантаження на валу відповідає технічним умовам роботи електромотора.

Перемикання режимів за допомогою сучасного реле часу CRM-2T

Робота самого таймера досить проста – спочатку здійснюється включення контактора зірки, а після закінчення регульованого часу, відбувається відключення даного контактора, і з деякою також регульованою затримкою здійснюється включення контактора трикутника.

Правильні технічні умови для використання перемикання з’єднань обмоток.

При пуску будь-якого трифазного ел. двигуна повинна дотримуватися найважливіша умова – момент опору навантаження завжди повинен бути менше ніж стартовий момент обертання, інакше електромотор просто не запуститься, а його обмотки перегріються і перегорять, навіть якщо використовується стартовий режим зірки, при якому напруга нижче номінального.

Навіть якщо на валу вільно обертається навантаження, стартового моменту при підключенні зіркою може не вистачити і ел. двигун не набере обертів, при яких має здійснюватися перемикання в режим трикутника, так як опір середовища, в якому обертаються механізми агрегатів, (лопаті вентилятора або крильчатка наносу) буде збільшуватися в міру набору швидкості обертання.

У такому випадку, якщо зі схеми виключено струмове реле, і перемикання режимів здійснюється за уставці таймера, то в момент переходу на трикутник будуть спостерігатися все ті ж кидки струму майже такої ж тривалості, як і при пуску з нерухомого стану ротора.

Порівняльні характеристики прямого і перехідного запусків двигуна з навантаженням на валу

Очевидно, що таке підключення зірка-трикутник не дасть ніяких позитивних результатів при неправильно розрахованому стартовому моменті. Але в момент відключення контактора, що забезпечує підключення зіркою, при недостатніх оборотах двигуна, внаслідок самоіндукції буде спостерігатися кидок підвищеної напруги в мережу, що може зашкодити інше обладнання.

Тому, використовуючи перемикання зірка-трикутник, необхідно переконатися в доцільності такого підключення трифазного асинхронного ел. двигуна і перевірити ще раз розрахунки по навантаженню.

Ссылка на основную публикацию