Home

Artikler
Netværk
Tele
Installationer
Lys
Komponenter
Elektronik
Cases
Håndværk
Elektroteknik
Historien
Af interesse
Diverse
Opslag
Billedopslag
FAQ
Video
Links
Om

Tilpasset søgning

Motor med stjerne-trekant start

Dokument oprettet:10 Mar 2004
Senest ændret:4 Apr 2012
Forfatter:Cubus

Almindelige 3-fasede kortslutnings­motorer er enten koblet i stjerne eller i trekant. Betegnelserne henviser til den måde, som motorens 3 viklinger forbindes på. Tegnet i diagramform danner viklingerne hen­holds­vis en stjerne og en trekant.

En motor kan også startes op i stjernekonfiguration, for herefter at blive omkoblet til trekant.

At koble en motor i trekant eller stjerne

For at erfare om en motor skal kobles i trekant eller i stjerne, er det nødvendigt at undersøge motorens mærke­plade. Valget af den ene eller den anden kobling afhænger af, hvilken spænding motorens viklinger kan tåle samt spændingen der er til rådighed.

Netspænding defineres som spændingsforskellen mellem to faser (fx 400 V), mens fasespænd­ing er den spænd­ing, der kan måles mellem en fase og nul (fx 230 V).

Trekant

Motoren med nedenstående mærkeplade ville i Danmark typisk skulle forbindes i trekant.


Mærkeplade på en Thrige-Titan motor
På denne motors mærkeplade kan det aflæses, at motoren med en netspænding på 660 V skal forbindes i Y. Hvis netspændingen er 380 V skal den forbindes i Δ.


De nominelle værdier for de ovennævnte to spændinger er nu om dage snarere 400 V og 690 V.

Nedenfor ses en skitse over klemkassen på sådan en motor. Endvidere ses, hvordan såkaldte lasker (kortslut­nings­bøjler) skal placeres mellem terminalerne for at danne en Δ-kobling. Ved 3-kant-kobling anvendes 3 lasker.


Motor koblet i trekant

Skitse over elektriske forbindelser i en trekantkoblet motor
Til venstre et overskueligt diagram over lednings­forbindelserne i en Δ-kobling. De sorte rekt­angler symboliserer motorens viklinger. Til højre ses motorklemkas­sen med 6 tilslutningsklem­mer. De blå streger viser laskerne, der sørger for, at motorens viklinger kobles i Δ.


På diagrammet fremgår det tydeligt, at ved Δ-kobling bliver motorens enkelte viklinger udsat for netspændingen - hver ende af en vikling har forbindelse til hver sin fase.

Fasernes rækkefølge i klemkassen har betydning for, hvilken vej motorens aksel drejer. Ved at ombytte to vilkårlige faser, vil motoren dreje den modsatte vej. Når de tre faser monteres faseret til motorens klemmer, så drejer motor­ens aksel højre om set fra akselenden.

Det er også værd at bemærke, at motorens terminaler systematisk er mærket U1-U2, V1-V2 samt W1-W2. Et sym­bolpar udgør hver sin ende af en vikling. Andre benævnelser ses også, fx parrene U-X, V-Y, og W-Z.

Stjerne

Motoren med den nedenfor afbildede mærkeplade ville i Danmark skulle kobles i stjerne. Hvis den blev koblet i trekant, ville motorens viklinger brænde sammen. Viklingerne kan nemlig ikke tåle den strømstyrke, der ville blive resultatet af en spændingsforskel på 400 V mellem hver ende af en enkelt vikling.


Mærkeplade fra en Eberhard Bauer motor
Her skal motoren kobles i Δ ved en netspænd­ing på 220 V, og i Y ved 380 V. Det kan udledes af teksten Δ/Y 220/380 V.


Nedenfor ses, hvordan laskerne placeres i motorklemkassen for at forbinde motoren i stjerne.


Motor koblet i stjerne

Skitse over elektriske forbindelser i en stjernekoblet motor
De blå streger tegnet på motorklemkassen viser laskernes placering ved en Y-kobling. Der anvendes 2 lasker.


På ovenstående tegning til venstre ses, at den ene ende af alle viklingerne er forbundet sammen i et stjernepunkt. Den anden ende af hver vikling er tilsluttet hver sin fase. På den måde ligger der over hver vikling, hvad der svarer til fase­spændingen, fx 230 V. Forholdet mellem fase- og netspænding er kvadratrod 3.

Ufase · kvadratrod 3 = Unet

230 V · kvadratrod 3 ~ 400 V

Hvorfor stjerne-trekant start?

Udover den længerevarende startstrøm (et antal sekunder) ved start af en 3-faset asynkronmotor (i datablade ses startstrømmen på forskellige motorer at variere mellem 2 og 11 gange den nominelle strøm), opstår der også en meget kort­varig såkaldt subtransient strøm. Denne kort­varige strømspids (10-15 ms) har en stør­relse på 2 til 2,5 gange den almindelige startstrøm (tom­mel­finger­regel: 2 gange).

Subtransientens meget korte varighed gør, at den ikke får nogen indflydelse på et traditionelt motor­værn med smelte­sik­ringer som kortslut­nings­beskyttelse og et termorelæ med bimetal­ler som overbe­last­nings­beskyttelse. Anvendes der derimod en maksi­mal­afbryder som motor­værn, kan strømspidsen under start meget vel aktivere den uforsink­ede kort­slutnings­udløser, såfremt der ikke tages højde for fænomenet ved dimen­sio­nering og indstilling af mak­simal­af­bryderen.

Hvis en 3-faset asynkronmotor har en startstrøm på 6 gange den nominelle strøm og yderligere en subtransient på 2 gange, skal der altså tages højde for en startstrøm ved direkte start på 12 gange den no­mi­nelle strøm i et antal milli­sekunder når der er maksimal­afbryd­ere inde i billedet som beskyt­telsesudstyr.
Motivet til at starte en motor op i stjernekonfiguration, for herefter, når motoren har nået sin marchhastighed, at koble om til trekant, er at lægge en dæmper på motorens startstrøm.

En motors startstrøm er generelt højere end den strøm, der trækkes, når motoren er kommet op på sin normale rota­tions­hastighed. Ved direkte start siger en tommel­fingerregel, at strømmen er ca 6 gange så høj som drifts­strømmen ved fuld last. Ved at gøre brug af stjerne-trekant styringen kan startstrømmen reduceres til ca en trediedel (svarende til det dobbelte af strøm­styrken ved fuld last).

Årsagen til den stærkt formindskede startstrøm ved Y/Δ-start bunder i, at en motors viklinger, der er egnet til Y/Δ-start, er konstrueret til netspændingen. I stjerne­konfigu­ration bliver hver vikling kun påtrykt fase­spænd­ingen. Den reducerede spænding over hver vikling betyder mindre strømoptag, men også mindre "power" i opstartsfasen. Derfor er det ikke i alle tilfælde, at stjerne-trekant start er velegnet.

Nedenfor følger nogle eksempler, hvor Y/Δ-startmetoden finder anvendelse:

  • Pumper og ventilatorer. Disse indretninger har ikke brug for et synderligt stort moment under opstart.

  • Kompressoranlæg med bypass ventil. Bypass ventilen bevirker, at motoren er ubelastet under opstart (luft eller væske ledes først ind i trykbeholderen efter et stykke tid).

  • Generelt motorer på svage net som fx installationer med eget generatoranlæg eller med lange forsynings­linjer (tyndt befolkede områder). I øvrigt siges det, at frysehuse i små grønlandske bygder ofte har online forbindelse til elværket så maskinmesteren kan bestemme om kølekompressorer må startes op.

  • Metoden kan vise sig billigere end anvendelse af større kvadrater ved motorer med lange forsynings­kabler, fx gyllepumper. Her kan spændingsfaldet i kablerne ved direkte start være så stort, at pumpen ikke vil starte. Eller kontaktorerne preller og brænder evt af pga spændingsdykket, hvis ikke termorelæet slår fra i tide.


Mærkeplade på Siemens motor
Denne 3-fasede motors mærkeplade fortæller blandt andet, at motoren trækker en strøm på 42 A (i hver fase) ved fuld ydelse. Det giver efter tommelfingerreglen en start­strøm på ca 250 A. Så voldsom en startstrøm kan være til gene på el-nettet og vil fx kunne opleves som "blink­ende lamper" pga spændingsdyk. Fænomenet med de blink­ende lamper kan i øvrigt også opleves ved opstart af en almindelig støvsuger.


På ovenstående billede af en motors mærkeplade kan det skimtes, at motoren er beregnet til en netspænding på 380 V og at den skal kobles i trekant (Δ). Ved at lade motoren komme op i omdrejninger i stjerne­forbindelse, kan startstrøm­men reduceres til 80-90 A (i stedet for ca 250 A).

Betingelser for stjerne-trekant start

En række betingelser skal være opfyldt for at anvende Y/Δ-startmetoden:
  • Motoren må ikke belastes fuldt ud før omkoblingen til trekant har fundet sted. Et resultat af den reducerede strøm­styrke i stjerneforbindelsen er nemlig et tilsvarende reduceret moment.

  • Motorens viklinger skal være beregnet for netspændingen (fx 400 V). Det er den spænding viklingerne hver især bliver påtrykt i Δ-konfigurationen.

  • Enderne af motorens 3 viklinger skal alle være ført ud i tilslutningsklemkassen (6 terminaler). På nogle motorer er der kun 3 tilslutningsterminaler, udover beskyt­telsesleder. I sådan et tilfælde er motoren på forhånd internt koblet i enten stjerne eller trekant og omkobling er ikke mulig.


Tilslutningsklemkassen på en motor
Motoren kan kobles i både stjerne og trekant eftersom alle motorviklingernes endepunkter er ført ud i klem­kassen. De 6 tilsluttede ledere er her så kraftige, at de ankommer i to tilledninger.

Hvordan stjerne-trekant start?

De tidligere omtalte lasker anvendes ikke ved Y/Δ-start. Laskerne anvendes, hvor motoren fra start til slut er koblet i enten stjerne eller trekant. Ved direkte start er der brug for et tilgangskabel med 3 faser plus beskyttelsesleder. En 3-faset motor har ikke noget at bruge nullen til.

En motor med Y/Δ-start bliver til forskel fra ovenstående forsynet med 6 ledere plus den grøn-gule beskyttelses­leder. Der kan være tale om en manuel omkobler, hvor brugeren selv skifter over når motoren har nået sit om­drej­ningstal. Oftere er der dog tale om ren automatik ved hjælp af kontaktorer og en timer.


3 kontaktorer i en stjerne-trekant styring
3 kontaktorer i en Y/Δ-styring. På kontaktorerne ses på­clipsede hjælpekontakter til brug for styrestrømmen.


Hovedrelæet på ovenstående billede forsyner fra start til slut motoren med faser på klemmerne U1, V1 og W1. Stjerne­relæet sørger for i opstartsfasen at kortslutte motorterminalerne U2, V2 og W2, svarende til de tidligere nævnte laskers placering i en stjernekoblet motor. I toppen af stjernerelæet ses de sløjfede ledninger, der udgør denne kortslutning så længe relæet er trukket.

En timer sørger for automatisk omkobling til trekant efter en forudindstillet tid, fx 5 sek. Stjernerelæet kobler ud, og efter en lille forsinkelse på ca 0,1 sek kobler trekantrelæet ind og forsyner U2, V2 og W2 med faser svarende til laskernes placering ved en trekantkoblet motor.

Hovedstrøm og styrestrøm

Nedenfor ses et hovedstrømsdiagram. Diagrammet viser ledningsforbindelserne mellem komponenterne, der har med forsyning af motoren at gøre (hovedstrømmen). Diagrammet kaldes også for et kredsskema for effekt­kredsen. Timeren er ikke medtegnet, eftersom denne komponent har at gøre med styrestrømmen. Styre­strøm­men vises i et nøglediagram, også kaldet et kredsskema for styre- og signalkredsen.


Hovedstrømsskema for stjerne-trekant start
Diagram over hovedstrømmen (effektkredsen) i en Y/Δ-startet motor. Y- og Δ-relæet må aldrig være koblet ind samtidig - det ville resultere i en 3-faset kortslutning.

Termorelæet

Termorelæet er anbragt i strømkredsen af hensyn til at kunne koble motoren fra ved evt over­belastning. I en overbelast­nings­situation vil motoren trække mere strøm end ved normal drift. Sikringer fremstilles i størrelser med store spring mellem hver værdi. De er derfor ikke velegnede til overbelastnings­beskyttelse af en motor. Et ter­mo­relæ har en trinløs indstilling inden for et givet område, og kan således stilles helt præcist i henhold til motorens mærkeplade.

En anden detalje, hvor termorelæet udmærker sig i forhold til sik­ringer, er en såkaldt differentialudløsning, der sørger for udkobling ved uens belastning i de 3 faser. Manglende symmetri indikerer fejl, fx at en fase er røget.

Termorelæet består blandt andet af nogle bimetaller, som vrider sig ved varmepåvirkning fra de gennemførte faser til motoren. Jo større strømmen er, jo mere varme udvikles der. Vrider bimetallerne sig ud over den indstillede grænse påvirkes en styrestrømskontakt. Det er altså ikke kontaktsæt i selve termorelæet, der afbryder hoved­strøm­men. Termo­relæets styrestrømskontakt indgår i styringen på en sådan måde, at kontak­torerne (hovedrelæet, Y- og Δ-relæet) kobler ud, hvis termorelæet registrerer en overbelastning (eller som nævnt en skæv belastning).

På diagrammet over hovedstrømmen kan det ses, at termorelæet er placeret i forlæng­else af den ene ende af motorens viklinger (i modsætning til hvis det var placeret i de 3 forsyningsledninger L1, L2 og L3). I sidstnævnte tilfælde ville ter­mo­relæet blive gennemløbet af den fulde strøm (netstrømmene). Sådan som termorelæet er pla­ce­ret på diagrammet gennemløbes det kun af fasestrømmene. Forholdet mellem net- og fasestrøm i en Δ-kobling er kvadratrod 3, præcis som det var tilfældet med net- og fasespænding i en stjerneforbindelse. Et termorelæ til en motor med en driftsstrøm på 42 A ville skulle indstilles til:

42 A / kvadratrod 3 ~ 24,2 A
Havde der været tale om direkte start i trekant, og termorelæet var placeret så det blev gennemløbet af net­strøm­mene, skulle det naturligvis indstilles til mærkepladens 42 A. Årsagen til termorelæets placering i forlængelse af den ene ende af motorens viklinger er, at motoren så også er overbelastningsbeskyttet i den indledende Y-kobling (hvis motoren ved en fejl i fx Y/Δ-timeren skulle forblive i stjerne).

Y/Δ-styringen kan i øvrigt i mange tilfælde med fordel erstattes af en såkaldt softstarter, der er en elektronisk regulering baseret på thyristorer. Softstartere tilbyder en bedre kontrol (parametre, der kan indstilles) og et bedre moment i op­starts­fasen.


Interne links til emner i denne artikel:
Eksterne links til emner i denne artikel:


Home | Copyright © 2002-2014 Cubus | cubusadsldk@gmail.com