Przełącznik Gwiazda - Trójkąt

Wprowadzenie

Przełączniki gwiazda-trójkąt są powszechnie stosowanymi urządzeniami w systemach sterowania silników elektrycznych, szczególnie w aplikacjach przemysłowych. Umożliwiają łagodny rozruch silnika, zmniejszając prąd rozruchowy i ograniczając nagłe obciążenia w sieci energetycznej. W niniejszym artykule przybliżymy zasadę działania tych przełączników, ich schematy oraz typowe zastosowania.

Zasada działania

Przełącznik gwiazda-trójkąt działa poprzez zmianę sposobu połączenia uzwojeń silnika elektrycznego:

1. Połączenie w gwiazdę (∆):

   • Na początku rozruchu uzwojenia silnika są połączone w układzie gwiazdy.

   • W tym układzie napięcie na każdym uzwojeniu wynosi 1/√3 napięcia zasilania, co zmniejsza prąd rozruchowy do ok. 1/3 nominalnej wartości.

2. Przejście na połączenie w trójkąt (∆):

   • Po osiągnięciu przez silnik odpowiedniej prędkości obrotowej przełącznik zmienia połączenie uzwojeń na układ trójkąta.

   • W układzie tym każde uzwojenie otrzymuje pełne napięcie zasilania, co pozwala silnikowi osiągnąć maksymalną moc.

Przełączanie między trybami odbywa się automatycznie lub ręcznie za pomocą przełącznika czasowego lub przekaźników.

Schematy połączeń

1. Schemat połączenia w gwiazdę (∆):

   • Każdy koniec uzwojenia silnika jest połączony do wspólnego punktu (punktu neutralnego).

   • Zasilanie jest podłączone do początków uzwojeń.

2. Schemat połączenia w trójkąt (∆):

   • Końce uzwojeń są połączone w układ zamknięty, tworząc trójkąt.

   • Zasilanie jest podłączone do wierzchołków trójkąta.

3. Schemat przełącznika gwiazda-trójkąt:

   • Układ składa się z trzech styczników (głównego, gwiazdy i trójkąta) oraz zabezpieczeń przeciążeniowych.

   • Stycznik główny załącza zasilanie, a pozostałe styczniki przełączają tryb połączenia uzwojeń.

Zastosowanie

1. Przemysł:

   • Układy napędowe maszyn produkcyjnych.

   • Napędy pomp, wentylatorów i sprężarek.

2. Infrastruktura:

   • Systemy wentylacyjne w budynkach.

   • Stacje wodociągowe i oczyszczalnie ścieków.

3. Aplikacje specjalistyczne:

   • Maszyny rolnicze.

   • Urządzenia w energetyce, np. rozruch generatorów.

Zalety stosowania przełączników gwiazda-trójkąt

• Redukcja prądu rozruchowego: Minimalizuje obciążenie sieci i ryzyko wystąpienia spadków napięcia.

• Ochrona silnika: Mniejsze obciążenie mechaniczne podczas rozruchu.

• Prosta konstrukcja: Niskie koszty inwestycji i eksploatacji.

Ograniczenia

• Ograniczona skuteczność: Nie nadaje się do silników wymagających płynnej regulacji prędkości.

• Kompleksowość okablowania: Większa ilość przewodów w porównaniu z innymi układami.

• Brak płynności przejścia: Nagła zmiana momentu obrotowego przy przejściu z gwiazdy na trójkąt może wpływać na stabilność pracy układu.

Podsumowanie

Przełączniki gwiazda-trójkąt są niezawodnym i ekonomicznym rozwiązaniem do rozruchu silników elektrycznych w wielu aplikacjach przemysłowych i infrastrukturalnych. Ich prostota i efektywność sprawiają, że wciąż są szeroko stosowane pomimo rozwoju nowoczesnych technologii, takich jak falowniki. Przy odpowiednim doborze i instalacji mogą znacząco poprawić wydajność i niezawodność systemów napędowych.