Připojení motoru
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 (fázový rozdíl 120°)
Hvězda a trojúhelník
Třífázové statorové vinutí elektromotoru je zapojeno do hvězdy nebo trojúhelníku 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 |
|---|---|---|
 |  | Uл, NEBOф — lineární a fázové napětí, В |
 |  | Iл, Iф — lineární a fázový proud, А |
 |  | S – plný výkon, Út. |
 | | P – činný výkon, Út. |
Poznámka: Ačkoli 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:
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 do hvězdy, zapojení tohoto elektromotoru do trojúhelníkové konfigurace 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.
Zapojení elektromotoru do hvězdy a trojúhelníku
Označení vývodů statoru třífázového elektromotoru
Označení svorek vinutí statoru nově vyvinuté třífázové stroje podle GOST 26772-85
| 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).
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%.
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
Nevratné schéma připojení třífázového asynchronního elektromotoru k třífázové síti střídavého proudu přes magnetický startér
L1, L2, L3 — kontakty pro připojení k síti třífázového střídavého proudu, QF1 – automatický spínač, SB1 – tlačítko stop, SB2 – startovací tlačítko, KM1 – magnetický startér, KK1 – tepelné relé, HL1 – signální lampa, M — třífázový asynchronní motor
reverzní okruh
Reverzibilní schéma pro připojení třífázového asynchronního elektromotoru k třífázové síti střídavého proudu přes magnetické spouštěče
L1, L2, L3 — kontakty pro připojení k síti třífázového střídavého proudu, QF1 – automatický spínač, KM1, KM2 – magnetické startéry, KK1 – tepelné relé, Mmm – třífázový asynchronní motor, SB1 – tlačítko stop, SB2 — startovací tlačítko „vpřed“, SB3 — startovací tlačítko „zpět“ (zpět), HL1, HL2 — signální svítilny
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 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 asynchronního motoru se snímačem otáček
Vektorové ovládání používá se v úlohách, kde je nutné samostatně řídit otáčky a kroutící moment elektromotoru (například výtahu), což zejména umožňuje udržovat konstantní rychlost otáčení s měnícím se zatěžovacím momentem. Vektorové řízení je přitom nejúčinnějším řízením z hlediska účinnosti a zvýšení provozní doby elektromotoru.
Mezi metodami vektorového řízení pro asynchronní elektromotory jsou nejpoužívanější řízení orientované polem a přímé řízení momentu.
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:
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.