Zastosowanie zestawów rozruchowych gwiazda-trójkąt dla silników prądu zmiennego powoduje zmniejszenie pików prądów przełączających z pomocą specjalnego układu dla kierunku prawego i lewego. Zaprezentowane przykłady funkcjonowania urządzeń Sirius to działające i przetestowane układy automatyzacji na bazie standardowych produktów A&D do prostej, szybkiej i taniej realizacji aplikacji w niskonapięciowej technice łączeniowej. Każdy z przedstawionych przykładów funkcjonowania urządzeń Sirius pokrywa przy tym często występujące zadania w zakresie techniki niskonapięciowej.

Do załączania asynchronicznych silników napięcia zmiennego stosowany jest rozruch gwiazda-trójkąt. Przy tym rodzaju połączenia prąd rozruchu zostaje zredukowany do 1/3 w porównaniu do załączenia bezpośredniego.

Rys. 1. Zaprezentowane przykłady funkcjonowania urządzeń Sirius to działające i przetestowane układy automatyzacji na bazie standardowych produktów A&D

Rys. 2. Prawidłowe połączenie faz silnika dla biegu w prawo

Przy przełączaniu z gwiazdy na trójkąt mogą jednakże wystąpić przebiegi wyrównawcze w silniku, wzmocnione przez niekorzystną konfigurację częstotliwości sieciowej i oddziaływanie wirnika, które prowadzą do większych pików prądowych, tak jak przy bezpośrednim załączaniu silnika w układzie trójkąta. W najbardziej niekorzystnym przypadku powstają następujące problemy:
• wyzwalają się zabezpieczenia zwarciowe,
• styki stycznika układu trójkąta ulegają zespawaniu, względnie znacznie się wypalają,
• silnik poddawany jest wysokim dynamicznym obciążeniom.
Dzięki korzystnemu przyłączeniu głównego obwodu prądowego zostają zredukowane prądy wyrównawcze przy przełączeniu z układu gwiazda na trójkąt.
W schematach zestawu rozruchowego gwiazda-trójkąt podawane są często dwa różne rodzaje przyłączenia silnika. Jeden dla kierunku obrotu silnika w prawo i dodatkowo dla kierunku obrotu silnika w lewo. Przy instalacji należy utrzymywać możliwie jak najmniejsze piki prądu przełączeniowego. Należy zwrócić uwagę na właściwe okablowanie na łączówce zaciskowej silnika.

Rys. 3. Wykres wskazowy dla przełączenia układu z gwiazdy w trójkąt przy biegu w prawo dla prawidłowego połączenia faz silnika

Obrót w prawo

Zastosowanie układu uprzywilejowanego
Wykres wskazowy na rysunku 3 pokazuje napięcia w obracającym się w prawo silniku przy przełączaniu z układu gwiazdy w trójkąt. Zaciski silnika połączone są prawidłowo według układu uprzywilejowanego – oznacza to, że faza L1 połączona jest z zaciskami silnika U1 i V2, L2 z V1 i W2, L3 z W1 i U2.
Podczas bezprądowej przerwy przełączania wirnik pozostaje z tyłu względem pola wirowego. Jego pole magnetyczne indukuje zanikające napięcie szczątkowe naniesione w tym przykładzie na wykresie wskazowym napięcia dla fazy 1 jako ULI’-N’.
Przy przełączaniu na trójkąt (rysunek 2 i rysunek 3) przenoszące to szczątkowe napięcie uzwojenie stojana nakłada się na napięcie sieciowe UL1-L3. Napięcie różnicowe DU jest stosunkowo małe dzięki korzystnemu położeniu wektora napięcia szczątkowego ULI’-N’ i napięcia sieciowego UL1-L3, które w przybliżeniu ukierunkowane są tak samo. Tym samym pozostają również małe piki prądowe powstałe z tego wynikowego napięcia.

Rys. 4. Nieprawidłowe połączenie faz silnika daje również bieg silnika w prawo

Bez zastosowania układu uprzywilejowanego
Silnik obraca się również w prawo, gdy zaciski silnika zostają połączone w następujący sposób: faza L1 z zaciskami silnika U1 i W2, L2 z V1 i U2, L3 z W1 i V2. W stojanie oddziaływuje znów pozostałe i malejące napięcie szczątkowe. Uzwojenie fazowe ze wskazem ULI’-N’ zostaje dołożone przy przełączaniu na trójkąt do napięcia UL1-L2. Obydwa te napięcia mają jednakże zupełnie różne kierunki wektorowe, napięcie różnicowe DU jest wysokie i powoduje odpowiednio wysokie piki prądu przełączeniowego. Przy przełączaniu z gwiazdy na trójkąt otrzymuje się więc wykres wskazowy pokazany na rysunku 5.

Rys. 5. Wykres wskazowy dla połączenia faz silnika zgodnie z rysunkiem 4, otrzymuje się duże piki prądu przełączania

Zmiana kierunku obrotów z prawego na lewy

Przy biegu w lewo silnika nie wystarczy zmiana dwóch faz w dowolnym miejscu, ponieważ uzyska się te same zależności jak opisano przy biegu w prawo. Aby w takim przypadku piki prądu przełączania z gwiazdy na trójkąt osiągnąć jak najmniejsze, okablowanie musi być zrealizowane w sposób pokazany na rysunku 6.
Dane znamionowe urządzenia przy normalnym rozruchu
Stycznik gwiazdy: IeMotor x 0,33
Stycznik sieciowy i gwiazdy: IeMotor x 0,58
Stycznik przeciążeniowy: IeMotor x 0,58.

Rys. 6. Prawidłowe połączenie faz silnika dla biegu w lewo silnika

Rys. 7. Główny obwód prądowy

Rys. 8. Prądowy obwód sterujący dla układu gwiazda-trójkąt

Korzystne i niekorzystne układy połączeń

W tabeli 1 zestawiono razem różne możliwości układów połączeń i przedstawiono połączenia do układu trójkąta.
Gdy dwie fazy zostaną zamienione w sieci, aby zmienić kierunek obrotów, układ połączeń zostaje automatycznie zamieniony z korzystnego w niekorzystny względnie na odwrót.
F = współczynnik przełączenia prądu = pik prądu przełączeniowego / pik prądu rozruchowego

Współczynnik przełączenia prądu ma teoretycznie maksymalną wartość 2 np. pomierzone: korzystne połączenie F = 0,8, niekorzystne połączenie F = 1,37.
Na rysunku 7 przedstawiono okablowanie obwodu głównego i obwodu sterującego. Pokazano schematy prądowe dla układu gwiazda-trójkąt z kierunkiem biegu w prawo i lewo w układzie uprzywilejowanym.
Na rysunku 8 przedstawiony jest obwód sterujący dla pokazanego na rysunku 7 głównego obwodu prądowego.

Opracowano
na podstawie materiałów
firmy Siemens