Mezi elektrickými stroji určenými k provádění mechanické práce jsou třífázové jednotky považovány za jedny z nejproduktivnějších. Otáčení rotoru se provádí současným působením magnetického toku z fázových vinutí. To zajišťuje současnou sílu tří momentů najednou, které na sebe proporcionálně působí. Jak zapojit třífázový motor v závislosti na jeho konstrukčních vlastnostech a parametrech elektrické sítě, budeme dále zvažovat.
Všeobecné informace
Připojení třífázových motorů zahrnuje poměrně složitou operaci, která vyžaduje pochopení procesů probíhajících v elektrické instalaci. K tomu je nutné zvážit jak jednotlivé prvky, tak i jejich účel.
Konstrukčně se třífázové elektromotory skládají z:
- Stator s magnetickým obvodem;
- Rotor s hřídelí;
- Vinutí.
V závislosti na typu motoru existují modely s rotorem veverkovitého nebo fázového typu. V některých se rotor otáčí pouze díky elektromagnetickému poli indukovanému vinutím statoru, v jiných se hřídel otáčí silou z pole rotoru, když v jeho vinutích protéká proud. Pro zapnutí třífázových motorů je nutné pochopit, jak jsou fáze vinutí vzájemně propojeny.
Schémata zapojení vinutí motoru
U třífázových asynchronních elektromotorů se používají dvě možnosti zapojení – do hvězdy a trojúhelníku. U třífázových asynchronních elektrických strojů lze v závislosti na modelu implementovat následující schéma:
- Hvězda;
- Trojúhelník;
- Hvězda a trojúhelník.
Nejjednodušší způsob, jak určit možnosti konkrétního asynchronního elektromotoru, je podívat se na typový štítek (kovový štítek s technickými parametry). Ten také uvádí jmenovité provozní napětí pro odpovídající zapojení. Zde může být označení uvedeno pouze pro hvězdu, pouze pro trojúhelník nebo pro obě možnosti současně; příklad takového označení je znázorněn na obrázku níže:
Pokud chybí typový štítek nebo byly informace na něm vymazány, lze schéma zapojení najít otevřením rozvaděče vinutí spouštěče (BRNO). Pokud vidíte 6 svorek s koncovými připojeními, můžete určit typ zapojení vinutí. Mnohem horší je, když má zařízení pouze tři svorky a připojení je provedeno uvnitř krytu. V tomto případě je nutné rozebrat třífázový elektromotor, abyste zjistili způsob zapojení.
Hvězda
Schéma zapojení třífázového motoru do hvězdy spočívá v tom, že začátek každého vinutí je sloučen do jednoho bodu a fáze z napájecího vedení jsou připojeny k jejich koncům. Tento typ poskytuje mnohem plynulejší start a relativně šetrný provozní režim. Výkon, s nímž se rotor otáčí, je však jedenapůlkrát nižší než u trojúhelníkového zapojení. Schematicky toto zapojení vypadá takto:
Jak je vidět na obrázku, konce svorek A2, B2, C2 vinutí třífázového motoru jsou spojeny do jedné elektrické jednotky. A fázové vodiče, obvykle 1 nebo 1 voltů, jsou připojeny ke svorkám A1, B220, C380.
Pokud se na tento diagram podíváme s použitím příkladu narozeného dítěte, bude vypadat takto:
Trojúhelník
Pro zapojení elektromotoru do trojúhelníku je třeba přivést konec jednoho vinutí k začátku druhého. A tak uzavřít vinutí do jakéhosi prstence, k jehož připojovacím bodům jsou připojeny svorky elektrického vedení. Schéma zapojení do trojúhelníku poskytuje maximální točivý moment a sílu na hřídeli, což je zvláště důležité pro velké zatížení. Proud ve vinutích při jmenovitém zatížení se však také úměrně zvýší, nemluvě o režimech přetížení.
Proto zapnutí třífázového motoru v trojúhelníku vyžaduje snížení napětí. Například pokud lze stejný elektrický stroj zapojit s trojúhelníkovým i hvězdicovým zapojením vinutí, pak hvězda bude mít napájecí napětí 380 V a trojúhelník 220 V, respektive 220 a 127 V. Schematicky bude zapojení vinutí v trojúhelníku vypadat takto:
Jak vidíte, spojení je provedeno z A2 na B1, z B2 na C1, z C2 na A1, u některých modelů elektrických strojů se označení svorek může lišit, ale kryt svorky zobrazí jejich příslušnost k určitému vinutí a možné možnosti připojení mezi nimi.
Možnosti připojení
Třífázové motory mají vynikající vlastnosti, poměrně širokou škálu modelů a používají se v široké škále zařízení. Proto se používají jak v průmyslových zařízeních s třífázovým napájením, tak v domácích jednofázových elektroinstalacích. Dále rozebereme obě možnosti připojení elektrických strojů.
V jednofázové síti
Konstrukčním rysem třífázové jednotky, na rozdíl od jednofázových asynchronních motorů, je nutnost fázového posunu ve vinutích, jinak se hřídel neotáčí. Pro změnu situace je jedna fáze rozdělena pro všechna tři vinutí, z nichž dvě obsahují přídavnou indukčnost a rozběhovou kapacitu. Ty zajišťují posun proudu a napětí vzhledem k napětí v síti. Indukčnost umožňuje posun napětí do záporné oblasti až do -90°, zatímco jednofázový kondenzátor naopak do kladné oblasti až do +90°.
Graficky bude funkce zpoždění napětí vypadat takto:
V praxi je však posun zajištěn pouze kapacitními prvky, které jsou zahrnuty v napájecím obvodu jednoho z vinutí, a další dva jsou spouštěny mezi fázovým a neutrálním vodičem. Schéma zapojení třífázového motoru v jednofázovém obvodu je znázorněno na obrázku níže:
Jak můžete vidět na obrázku, z fázového drátu je vyroben odbočník obsahující zásobník jednofázového kondenzátoru se dvěma prvky, jeden pro spouštění C2, druhý pro konstantní provoz C1. Když je stisknuto tlačítko start, kontakty SA1 a SA2 se uzavřou současně, ale po vytvoření dostatečného krouticího momentu a zahájení rotace je SA1 vyřazen a odstraní C1 z obvodu, přičemž zůstane C2. Výkon s tímto schématem spínání motoru je snížen na 30 – 50%.
Výpočet spouštění kondenzátoru se provádí podle vzorce:
Сotroka = (2800*I)/U — pro zapojení třífázového motoru do hvězdy
Cotroka = (4800*I)/U — pro zapojení třífázového motoru v trojúhelníku
Spouštěcí kondenzátor se používá pouze při spouštění se zátěží, nelze jej tedy použít při lehkém spouštění. Pak se místo kapacity odpalovacího zařízení použije pracovník.
Do třífázové sítě
V třífázové síti je i přes přítomnost požadovaného typu napájecího napětí vždy použit magnetický spouštěč, který uvede motor do rotace. Startování bez startéru nebo stykače je poměrně nebezpečné, proto jsou nedílným prvkem.
Výše uvedený obrázek ukazuje typické schéma připojení motoru k třífázové síti, které funguje na následujícím principu:
- Napětí je do motoru přiváděno ze sítě přes spínač 1.
- dále, když je spouštěcí tlačítko 6 zapnuto, cívka 4 stykače je napájena, což přitahuje silové kontakty spouštěče 3;
- poté se motor začne otáčet a startovací tlačítko 6 je přemostěno přes zesilovač 5;
- k zastavení třífázového motoru použijte tlačítko Stop – 7, které je v normálně zavřené poloze;
- Ochrana motoru proti přetížení monitoruje aktuální zatížení sítě a v případě ohrožení rozepne kontakty 2.
