Асинхронний електродвигун є одним із ключових компонентів у сучасних промислових і побутових системах. Його основна функція — перетворення електричної енергії в механічну роботу. Висока надійність, простота конструкції та економічність зробили цей тип двигуна дуже популярним. Однак під час його експлуатації можуть виникати певні труднощі, зокрема високі пускові струми. При прямому підключенні двигуна до мережі ці струми можуть у 10–20 разів перевищувати номінальне значення. Це створює значне навантаження на електромережу та комутаційне обладнання, викликаючи ризик його пошкодження, особливо при частих запусках або у випадку двигунів великої потужності.
Проблеми, пов’язані з високими пусковими струмами
Високі пускові струми можуть призводити до таких проблем:
- Перевантаження трансформаторів живлення, що може спричинити їх перегрівання або аварійне вимкнення.
- Зниження напруги в мережі, що негативно впливає на роботу інших пристроїв.
- Швидке зношення комутаційних елементів, таких як контактори чи вимикачі.
- Ризик пошкодження обмоток двигуна через надмірне нагрівання.
Для зменшення цих ризиків існують кілька методів обмеження пускових струмів, серед яких найбільш популярним є використання схеми підключення "зірка-трикутник".
Що таке схема "зірка-трикутник"?
Схема "зірка-трикутник" є методикою зниження пускових струмів шляхом зміни способу з’єднання обмоток двигуна. Спочатку обмотки з’єднуються за схемою "зірка", що дозволяє знизити струм до 1/3 від номінального. Після того, як двигун набере певну швидкість, обмотки перемикаються на схему "трикутник", яка забезпечує максимальну потужність.
Ця схема ефективна, але її можна застосовувати лише для двигунів, які підтримують таке перемикання. Для цього необхідно, щоб у коробці підключення двигуна було шість виводів, які дозволяють змінювати конфігурацію з’єднання. На зображенні нижче показано, як виглядає така коробка:
Визначення параметрів двигуна
Якщо доступ до коробки підключення відсутній, інформацію про підтримку схеми "зірка-трикутник" можна знайти на табличці двигуна. Вона містить дані про номінальну напругу та струм у кожному режимі. Наприклад, при з’єднанні "зірка" номінальна напруга зазвичай становить 690 В, а струм є значно меншим, ніж при з’єднанні "трикутник" із напругою 400 В.
На основі цих даних можна побудувати алгоритм запуску двигуна:
- Перший етап: запуск двигуна у схемі "зірка", що дозволяє зменшити пусковий струм.
- Другий етап: після 5–10 секунд (залежно від механізму та інерційності) обмотки перемикаються на схему "трикутник". Це забезпечує повну потужність двигуна.
Схема підключення
Для реалізації схеми "зірка-трикутник" використовується комутаційне обладнання, яке складається з трьох контакторів, теплового реле та реле часу. Нижче наведено принципову схему:
Принцип роботи схеми
Схема працює за таким алгоритмом:
- При натисканні кнопки "Пуск" (S2) живлення подається на контактор К1, що замикає обмотки у схемі "зірка". Одночасно активується реле часу К4, яке починає відлік часу.
- Через заданий час (зазвичай 5–10 секунд) реле К4 вимикає контактор К1 і вмикає контактор К3, перемикаючи обмотки у схему "трикутник".
- Для зупинки двигуна натискається кнопка "Стоп" (S1), яка розмикає ланцюг живлення.
Контакти блокування К2.2 та К3.2 забезпечують захист від одночасного ввімкнення контактів К2 і К3, що могло б спричинити коротке замикання.
Переваги та обмеження
Схема "зірка-трикутник" має ряд переваг:
- Зниження пускового струму у три рази.
- Зменшення механічного навантаження на двигун та підключене обладнання.
- Простота реалізації за умови наявності відповідного комутаційного обладнання.
Однак вона також має обмеження:
- Не підходить для двигунів з фіксованою конфігурацією обмоток.
- Потребує додаткових витрат на реле часу та контактори.
- Можливі механічні коливання під час перемикання з "зірки" на "трикутник".
Схема "зірка-трикутник" є ефективним способом зменшення пускових струмів та захисту електромережі від перевантаження. Її використання дозволяє продовжити термін служби обладнання та забезпечити стабільну роботу системи. Важливо правильно підібрати параметри реле часу та забезпечити коректну наладку схеми, щоб уникнути пошкоджень двигуна чи комутаційного обладнання.