Spis treści:
Silnik indukcyjny często nazywany jest silnikiem asynchronicznym, działa na zasadzie indukcji elektromagnetycznej. Jest powszechnie stosowany w przemyśle do napędu różnych maszyn i urządzeń oraz w gospodarstwach domowych. Jedną z największych zalet silników indukcyjnych jest ich niezawodność. Atutem jest ich wydajność energetyczna. Silniki indukcyjne mogą działać na różnych prędkościach oraz różnym obciążeniu, co sprawia, że są wszechstronnym rozwiązaniem. Oszczędności w zużyciu energii są istotnym czynnikiem dla przedsiębiorstw, które starają się minimalizować koszty. Ponadto, silniki te charakteryzują się stosunkowo niskimi kosztami produkcji i konserwacji..
Ponieważ jest to silnik dosyć powszechnie używany autor chciałby przybliżyć popularny układ sterowania rozruchu silnika trójfazowego tzw. układ rozruchowy gwiazda trójkąt.
Budowa silnika indukcyjnego
Silnik indukcyjny składa się z dwóch głównych części:
- część nieruchoma – stojan
- część ruchoma – wirnik
Obwód magnetyczny jest utworzony przez rdzenie stojana i wirnika, wykonane w formie pakietu z blach odizolowanych od siebie. Na całym obwodzie rdzenia stojana i wirnika wycina się rowki o specjalnym kształcie, zwane żłobkami, w których umieszcza się uzwojenia.
Obwód elektryczny stojana silnika trójfazowego – składa się z trzech oddzielnych uzwojeń zwanych fazami, które w czasie pracy są połączone w gwiazdę lub w trójkąt. Ze względu na rodzaj wirnika dzieli się silniki indukcyjne na:
- klatkowe,
- pierścieniowe.
W silnikach trójfazowych zgodnie z normami oznaczenia uzwojeń fazowych stojana są oznaczane odpowiednio U1, V1, W1 oraz U2, V2, W2 i wraz z zaciskiem ochronnym PE są wyprowadzone w tabliczce zaciskowej maszyny. Połączenie początków i końców uzwojeń stojana pozwala na skojarzenie ich w gwiazdę lub trójkąt.
Gwiazda
Trójkąt
Metody rozruchu silników indukcyjnych
Układ rozruchu silnika indukcyjnego jest kluczowym elementem w instalacjach elektrycznych. Mogą powodować duże prądy podczas rozruchu, co może prowadzić do uszkodzeń oraz spadków napięcia w sieci zasilającej. Istnieje kilka metod rozruchu silników indukcyjnych, które pomagają zminimalizować te problemy:
- bezpośredni rozruch: najprostsza metoda, polegająca na podłączeniu silnika bezpośrednio do sieci. Stosowana przede wszystkim dla silników o mniejszej mocy,
- rozruch przez oporniki: w tej metodzie do obwodu silnika włączane są oporniki, które ograniczają prąd rozruchowy. Oporniki te należy usunąć po osiągnięciu pełnych obrotów silnika,
- rozruch z wykorzystaniem autotransformatora: używane są autotransformatory, które obniżają napięcie zasilające silnik podczas rozruchu. Po osiągnięciu odpowiednich obrotów autotransformator jest odłączany i silnik pracuje na pełnym napięciu,
- soft starty: nowoczesne urządzenia, które kontrolują napięcie zasilające silnik podczas rozruchu, zapewniając płynne zwiększanie momentu obrotowego i prędkości obrotowej. Oddzielają one mechanizm rozruchu od samych parametrów pracy silnika,
- falowniki: umożliwiają płynne sterowanie prędkością oraz momentem obrotowym, oferując dużą elastyczność w zastosowaniach. Rozruch i zatrzymanie silnika mogą być kontrolowane w bardzo precyzyjny sposób,
- rozruch gwiazda-trójką: technika ta polega na włączeniu silnika w konfiguracji gwiazdy, co obniża prąd rozruchowy, a następnie przełączeniu go na konfigurację trójkąta, co umożliwia pełne zasilanie silnika. Używana dla silników dużej mocy.
Wybór odpowiedniej metody rozruchu zależy od specyficznych wymagań aplikacji, charakterystyki silnika oraz warunków pracy. Każda z tych metod ma swoje zalety i wady, które należy rozważyć przed podjęciem decyzji.
Rozruch gwiazda - trójkąt
Autor przedstawi układy sterowania rozruchowego gwiazda – trójkąt:
Układ sterowania (obwód główny) silnika indukcyjnego trójfazowego
K1 – cewka stycznika głównego “doprowadzająca” napięcie trójfazowe do silnika, K2 – cewka stycznika w obwodzie połączenia w gwiazdę, K3 – cewka stycznika w obwodzie połączeń w trójkąt
Stycznikowy układ rozruchowy gwiazda – trójkąt ze sterowaniem ręcznym
Po naciśnięciu przycisku S1: działa K1 – cewka stycznika głównego “doprowadzające” napięcie trójfazowe do silnika, K2- cewka stycznika w obwodzie połączenia w gwiazdę.
Po “dostatecznie” długim czasie trwania na rozruch następuje naciśnięcie przycisku S2: działa K1 – cewka stycznika głównego “doprowadzające” napięcie trójfazowe do silnika K3 – cewka stycznika w obwodzie połączeń w trójkąt
Stycznikowy układ rozruchowy gwiazda – trójkąt ze sterowaniem automatycznym
Po naciśnięciu przycisku S1: działa K1 – cewka stycznika głównego “doprowadzające” napięcie trójfazowe do silnika, K2- cewka stycznika w obwodzie połączenia w gwiazdę.
Po “dostatecznie” długim czasie trwania na rozruch czyli odliczaniu czasu na przekaźniku czasowym (na potrzeby symulacji ustawiony czas losowy) : działa K1 – cewka stycznika głównego “doprowadzające” napięcie trójfazowe do silnika K3 – cewka stycznika w obwodzie połączeń w trójkąt.
Stycznikowy układ rozruchowy gwiazda-trójkąt jest sprawdzonym rozwiązaniem w automatyce i elektrotechnice. Stycznikowy układ rozruchu silnika indukcyjnego trójfazowego w konfiguracji gwiazda-trójkąt jest skuteczną metodą ograniczania prądu rozruchowego i zapewnienia płynnego uruchamiania silnika. Jego zastosowanie w przemyśle pozwala na znaczną poprawę efektywności energetycznej oraz zwiększenie niezawodności eksploatacji. Odpowiednie dobranie elementów układu oraz ich właściwe zabezpieczenie jest kluczowe dla bezpieczeństwa i trwałości całej instalacji. Stosowanie tego typu rozwiązań jest nadal aktualne w wielu branżach, gdzie silniki indukcyjne odgrywają fundamentalną rolę. Jak wspomniano wyżej w miarę postępu technologii, rozwijają się także inne metody rozruchu silników, jednak układ gwiazda-trójkąt nadal pozostaje popularnym wyborem w wielu dziedzinach przemysłu.
