Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 11/2016 vyšlo tiskem
7. 11. 2016. V elektronické verzi na webu od 1. 12. 2016. 

Téma: Rozváděče a rozváděčová technika; Točivé stroje a výkonová elektronika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Základní zapojení instalačních obvodů (9. část)

Základní zapojení se stykači 4

 

Spouštění třífázového asynchronního motoru přepínáním vinutí hvězdatrojúhelník přes stykače a časové relé

 
Při spouštění trojfázových motorů je několika násobně překročen jmenovitý proud (záběrový proud). U trojfázových motorů s kotvou nakrátko jde až o šesti- až osminásobek jmenovitého proudu.
 
Protože velká většina trojfázových motorů je provozována a spouštěna v průmyslu, předepisují provozovatelé sítě firmám a podnikům coby odběratelům elektrické energie u motorů od 5,2 kV·A výše, popřípadě při rozběhovém proudu od 60 A výše, vhodný způsob spouštění za účelem zmenšení záběrového proudu. Zabraňují tak nevhodnému rozvážení distribuční sítě.
 
Ke spouštění motorů lze využít např.:
  • statorový spouštěč (postupné vyřazování rezistorů vřazených do série s vinutím statoru, menší záběrový proud, ale též malý záběrový moment – používáno zřídka),
  • spouštěcí transformátor (spouštění sníženým napětím statoru, motor odebírá proud z výstupního vinutí transformátoru a proudový náraz je dán převodem transformátoru),
U spouštěcích zařízení výše uvedeného typu se snížením napětí také zmenší rozběhový proud, a kvadraticky k napětí se zmenší i rozběhový moment. Rozběh je proto možný pouze při chodu naprázdno nebo s malým zatížením.
  • rozběhová spojka (odstředivé nebo elektromagnetické, zkrácená doba proudového nárazu),
  • přepínač hvězda-trojúhelník (přepínač „zapojuje“ trojfázové vinutí statoru nejprve do hvězdy, po rozběhu do trojúhelníku - zmenšení proudového nárazu na 1/3 vzhledem ke spouštěcímu napětí).
Uvedené způsoby byly v posledním desetiletí doplněny širokou nabídkou spouštěčů zajišťující tzv. „měkký“ rozběh (softstart) a řízení otáček na bázi polovodičové techniky (frekvenční měniče).
Spouštěče pro měkký rozběh používají k regulaci napětí motoru místo spouštěcích rezistorů tyristory v antiparalelním zapojení. Rozběhový proud, rozběhový moment a doba rozběhu jsou v takovém případě nastavitelné.
 

Spouštění hvězda-trojúhelník

(schéma zapojení – obr. 1) – funkční postup
Stiskem tlačítka SB2 se sepne stykač KM3 v zapojení do hvězdy, současně sepne i časové relé KT1 a hlavní stykač KM1, a to přes spínací kontakt stykače KM3. Elektromotor M1 se roztočí v zapojení do hvězdy. Časové relé KT1 vypne v nastaveném čase stykač KM3. Po jeho vypnutí sepne stykač KM2 v zapojení do trojúhelníku, a to přes spínací kontakt stykače KM1 a rozpínací kontakt stykače KM3. Elektromotor vypneme vypínacím tlačítkem SB1. K ovládání je připojena světelná signalizace.
 
Při spojení vinutí do hvězdy (Y) prochází každou fází proud
 
(1)
 
kde Ut je fázové napětí (V) Us sdružené napětí (V) Z impedance fáze (ohm)
 
Po přepojení vinutí do trojúhelníku (D) prochází každou fází proud
 
(2)
 
protože v trojúhelníku jsou jednotlivé fáze připojeny na sdružené napětí. Z poměrů proudů IY a ID plyne vztah
 
(3)
 
tedy
 
(4)
 
Jestliže zmenšíme proudový náraz na 1/3, zmenšíme zároveň i záběrný moment a také příkonový náraz.
 
Spouštění přepínáním Y-D je možné provádět ručními spínači (vačkovými), pro dálkové ovládání motoru se používá zapojení tří stykačů, navíc se zapojením časového relé, které v nastaveném čase vinutí z hvězdy do trojúhelníku přepne.
 

Rozběhová charakteristika

Při spouštění motorů přepínačem Y-D je třeba si uvědomit, že dojde vlastně k dvěma proudovým nárazům. První vzniká při připojení statoru k síti, druhý při přepínání z hvězdy do trojúhelníku – viz obr. 2. Při zapnutí motoru s vinutím do hvězdy vznikne v síti proudový náraz IZ a na hřídeli motoru vznikne moment MZ. Během rozběhu se zmenšuje proud podle charakteristiky IY, moment má průběh podle charakteristiky MY a otáčky se zvyšují. K jejich zvyšování dochází až do hodnoty nP odpovídající bodu A, tj. průsečíku charakteristiky Mzat a MY – to je nejvhodnější okamžik pro přepnutí z Y do D.
 
Tento okamžik lze poznat podle zvuku otáček rozbíhajícího se motoru – zvuk dosud se zvyšujících otáček se ustálí.
 
Při tomto přepnutí dojde k druhému proudovému nárazu, odpovídajícímu úsečce CD, a statorový proud se při dalším průběhu zmenšuje podle charakteristiky ID. S proudovým nárazem se současně zvětší moment z bodu A do bodu B na charakteristice MD. Rozběh motoru končí v okamžiku, kdy se otáčky již nezvyšují, tj. v průsečíku E charakteristiky MD a Mzat.
 
Nadproudové ochrany motoru, které jsou zapojeny v jeho přívodech, jsou nastaveny na 58 % hodnoty jmenovitého proudu. Pro malé motory s těžším rozběhem je ekonomickým řešením přemostění ochran motoru po dobu spouštění (přemosťovací relé během spouštění). Z důvodu dodatečně připojeného paralelního stykače nevede nadproudové relé během spouštění plný proud. Pouze když motor dosáhne plné rychlosti, dojde k rozepnutí přemosťovacího stykače a přes nadproudové relé prochází plný pracovní proud motoru.
 
Motor je limitujícím faktorem pro čas vybavení nadproudového relé i pro dobu přemostění relé. Motory jsou vyráběny s ohledem na to, motor budou schopny po předepsanou dobu spouštění snášet velmi vysoké teploty tvořící se i při přímém spouštění. Motor a spouštěcí režim je třeba uvážlivě volit pro konkrétní aplikace, zejména v případě strojů s velmi vysokou setrvačnou hmotou, která je jednou z příčin tohoto problému při přímém spouštění.
 
(pokračování – Brzdění třífázového asynchronního motoru s obvody se stykači a tlačítky)
 
Literatura:
[1] BERKA, Š.: Elektrotechnická schémata a zapojení 1, Základní prvky a obvody. Nakladatelství BEN – technická literatura, Praha, 2008.
[2] VOŽENÍLEK, L.: Kurs elektrotechniky. Druhé, přepracované vydání, SNTL – Nakladatelství technické literatury, Praha, 1998.
 
Obr. 1. Schéma zapojení - spouštění třífázového asynchronního motoru přepínáním vinutí hvězdatrojúhelník přes stykače a časové relé
Obr. 2. Charakteristika asynchronního motoru nakrátko při spouštění přepínačem hvězda-trojúhelník