Trojfázový indukční motor - spouštění

Tato lekce se zabývá spouštěním indukčního asynchronního motoru.

Princip činnosti

Každý asynchronní motor připojený přímo k síti odebírá velký proud nakrátko. Vznikne vždy velký proudový náraz, který je příčinou poklesu napětí v síti a zmenšení momentů všech indukčních motorů pracujících ve stejné síti. Tento proudový náraz je jedním z největších provozních problémů indukčních motorů. Bývá I_z = (4 – 8)∙I_n.

Pro spouštění indukčních motorů je vhodné, aby byl záběrný proud malý a záběrný moment byl co největší.

Připojování indukčních motorů umožňuje statorová svorkovnice.

Obr. 1: Zapojení do trojúhelníka [1]

Obr. 2: Zapojení do hvězdy [1]

Obr. 3: Vnitřní zapojení svorkovnic [1]

Způsoby spouštění indukčních motorů nakrátko

V praxi se nejčastěji používají tyto způsoby spouštění:

• přímé, plným napětím
• přepínačem Y/D
• frekvenčním měničem
• rozběhovou spojkou
• statorovým spouštěčem
• autotransformátorem

Spouštění přímé, plným napětím

Jedná se o nejjednoduší způsob rozběhu, kdy motor přímo připojíme k síti na plné napětí. Tohoto způsobu lze použít dle ČSN jen do výkonu 22 kVA. Tomuto způsobu rozběhu dáváme přednost, jestliže potřebujeme rozběh s plným zatížením.

Obr. 4: Přímý rozběh motoru, kde Q₁ je jištění motoru a Q₁₁ vypínač motoru [2]

Spouštění přepínáním hvězda-trojúhelník

Jedná se o nejrozšířenější a nejlevnější způsob zapínání motorů s větším výkonem od 5kW výše, kdy motor nejprve zapneme do hvězdy – kdy motor bude mít ve hvězdě nižší napětí na fázi statoru (230V) a po určitém časovém intervalu 10 -15 s přepneme do trojúhelníku, kdy bude na fázi statoru napětí vyšší a to 400V.  Tento rozběh se pro vysoké výkony nepoužívá, použití je v oblasti nižších výkonů.

Vlastnosti:

• pro třífázové motory malého výkonu
• snížený spouštěcí proud
• šest připojovacích vedení
• snížený rozběhový moment
• proudová špička při přepnutí z hvězdy na trojúhelník
• mechanické zatížení při přepnutí z hvězdy na trojúhelník

Obr. 5: Charakteristiky MY a MD [3]

Obr. 6: Zapojení hvězda-trojúhelník pomocí stykačů [2]

Spouštění frekvenčním měničem

Jedná se o rozšířený moderní způsob rozběhu motorů změnou frekvence. Otáčky motoru jsou přímo úměrné síťové frekvenci a tím lze plynule rozbíhat motor. Se změnou frekvence se musí měnit i napájecí napětí a tím dosáhneme konstantního momentu motoru. Při spouštění plynulou frekvencí vytváří motor maximální záběrný moment, jestliže se napájí frekvencí:

kde f₁ je síťová frekvence a φ_k je úhel vyplývající z účiníku nakrátko.

Pro otáčky motoru platí

kde p je počet pólových dvojic, f₁ je frekvence sítě.

Obr. 7: Frekvenční měnič [2]

Toto řízení napětí/frekvence umožňuje plynulé řízení rychlosti třífázových motorů. Pohon může být provozován se jmenovitým zatěžovacím momentem i při nízkých rychlostech. Měniče frekvence jsou vhodné pro napájení indukčních motorů s velkými otáčkami (dřevoobráběcí stroje, odstředivky apod.)

Spouštění rozběhovou spojkou

Rozběhovou spojkou lze spustit nezatížený motor a na konci rozběhu ho lze spojit s pracovním strojem a tím se omezí počáteční proudový náraz. Používají se rozběhové třecí spojky a odstředivé automatické spojky – asi do výkonu 15kW, dále pak elektrodynamické skluzové spojky pro výkony větší než 100 kW.

Spouštění statorovým spouštěčem

Do obvodu statoru se zabuduje odporový spouštěč a postupným zvyšováním napětí na statoru se bude zvyšovat i záběrný proud i moment. U nás se moc nepoužívá.

Obr. 8: Schéma zapojení: a) třípólové schéma, b) jednopólové schéma [2]

Spouštění autotransformátorem

má několik odboček (0,5, 0,6, 0,8 U₁) pro volbu vhodného převodu a napětí. Tím se volí i vhodný záběrný moment a záběrný proud. Výhodou spouštěcího autotrafa je, že snížení záběrného momentu je úměrné pouze snížení proudového nárazu, přičemž snížení proudového nárazu je úměrné kvadrátu převodu p.

Obr. 9: Schéma zapojení: a) třípólové schéma, b) jednopólové schéma [2]