Csillag Delta Rele

A Csillag-Delta Indítás Részletes Kézikönyve: A Villanymotorok Lágy Indításának Mesterfogása

A villanymotorok indítása kritikus fontosságú a megbízható és hatékony ipari működés szempontjából. A nem megfelelő indítási módszerek jelentős mechanikai és elektromos terhelést okozhatnak, ami a berendezések élettartamának csökkenéséhez és a karbantartási költségek növekedéséhez vezethet. A csillag-delta indítás egy széles körben elterjedt és hatékony módszer a háromfázisú aszinkronmotorok indítására, amely csökkenti az indítási áramot és nyomatékot, ezáltal kímélve a motort és a hozzá kapcsolódó mechanikai rendszert.

1. A Csillag-Delta Indítás Alapelvei és Működése

1.1. Miért van szükség lágyindításra?

A háromfázisú aszinkronmotorok közvetlen indítása során a motor tekercseire a teljes hálózati feszültség kerül. Ez a hirtelen feszültség növekedés jelentős indítási áramot eredményez, amely a névleges áram többszöröse (akár 5-8-szorosa) is lehet. Ez a nagy áramlöket számos problémát okozhat:

• A hálózati feszültség ingadozása más elektromos berendezések működését zavarhatja.
• A motor tekercseiben és a vezetékekben megnövekedett hőveszteség keletkezik, ami a motor élettartamának csökkenéséhez vezethet.
• A nagy indítási nyomaték hirtelen terhelést okoz a mechanikai hajtásláncban (pl. tengelyek, csapágyak, fogaskerekek), ami kopáshoz és meghibásodáshoz vezethet.
• A hálózati biztosítékok és túláramvédelmi eszközök szükségtelenül lekapcsolhatnak.

A lágyindítási módszerek célja, hogy az indítási folyamat során fokozatosan növeljék a motorra jutó feszültséget, ezáltal korlátozva az indítási áramot és nyomatékot.

1.2. A csillag-delta kapcsolás lényege

A csillag-delta indítás egy olyan lágyindítási technika, amely a motor tekercseit az indítás pillanatában csillagkapcsolásban köti be, majd a motor felpörgése után átkapcsolja deltakapcsolásba. A kétféle kapcsolás közötti különbség a tekercsekre jutó feszültségben és az áramfelvételben rejlik.

• Csillagkapcsolás (Y): A motor tekercseinek egyik-egyik vége egy közös pontban (csillagpont) találkozik, a másik vége pedig a hálózati feszültségre csatlakozik. Ebben a kapcsolásban az egyes tekercsekre jutó feszültség a vonali feszültség $\frac{1}{\sqrt{3}}$-szorosa (kb. 57,7%-a), az áram pedig a vonali árammal egyenlő.
• Deltakapcsolás (Δ): A motor tekercsei zárt háromszöget alkotnak, ahol minden csúcspont a hálózati feszültség két-két fázisára csatlakozik. Ebben a kapcsolásban az egyes tekercsekre jutó feszültség megegyezik a vonali feszültséggel, az áram pedig a vonali áram $\frac{1}{\sqrt{3}}$-szorosa.

Az indítás során a csillagkapcsolás alkalmazásával a motor tekercseire kisebb feszültség jut, ami arányosan csökkenti az indítási áramot és nyomatékot (mindkettő a deltában mért érték harmada). A motor felpörgése után a deltakapcsolásra történő átkapcsolással a motor eléri névleges teljesítményét és nyomatékát.

1.3. A csillag-delta indítás folyamata lépésről lépésre

1. Indítás (Csillagkapcsolás): A motor tekercsei csillagkapcsolásban vannak. A motorra csökkentett feszültség jut, így az indítási áram és nyomaték jelentősen alacsonyabb a közvetlen indításhoz képest. A motor elkezd felpörögni.
2. Átkapcsolás (Szünet): Egy rövid időtartamra (általában néhány tizedmásodpercre) a motor leválasztásra kerül a hálózatról. Ez a szünet szükséges a csillagkapcsolás bontásához és a deltakapcsolás veszélytelen létrehozásához. A túl gyors átkapcsolás feszültség- és áramlökéseket okozhat.
3. Üzem (Deltakapcsolás): A motor tekercsei deltakapcsolásban vannak. A motorra a teljes hálózati feszültség jut, így eléri névleges fordulatszámát, teljesítményét és nyomatékát.

2. A Csillag-Delta Kapcsolás Műszaki Megvalósítása

2.1. A csillag-delta indító főbb komponensei

Egy tipikus csillag-delta indító a következő főbb alkatrészekből áll:

• Főkapcsoló (vagy vonali kontaktor): Ez a kontaktor felelős a motor teljes áramkörének be- és kikapcsolásáért. A deltakontaktorral sorba van kötve.
• Csillagkontaktor: Ez a kontaktor hozza létre a motor tekercseinek csillagkapcsolását az indítási fázisban.
• Deltakontaktor: Ez a kontaktor hozza létre a motor tekercseinek deltakapcsolását az üzemi fázisban.
• Időrelé (vagy időzítő): Ez az alkatrész felelős a csillagkapcsolás időtartamának beállításáért és a deltakapcsolásra történő automatikus átkapcsolásért. Az időrelé általában a motor névleges fordulatszámának kb. 80-90%-ánál kapcsol.
• Túláramvédelmi relé (hőkioldó): Ez a védelmi eszköz a motor túláram elleni védelmét biztosítja mind a csillag-, mind a deltakapcsolásban. A hőkioldót a motor névleges áramára kell beállítani.
• Kismegszakító (vagy olvadóbiztosító): A teljes áramkör védelmét szolgálja rövidzárlat ellen.
• Vezérlőáramkör elemei: Nyomógombok (indítás, leállítás), segédrelék, visszajelző lámpák stb.
• Motorvédő kapcsoló (opcionális): Egyes esetekben motorvédő kapcsolót is alkalmaznak, amely kombinálja a ki-bekapcsolási és a túláramvédelmi funkciókat.

2.2. A csillag-delta kapcsolási rajza (tipikus példa)

A következőkben egy egyszerűsített csillag-delta kapcsolási rajzot mutatunk be. A részletesebb rajzok tartalmazhatnak további védelmi és vezérlőelemeket.

Főáramkör

L1, L2, L3: Háromfázisú hálózat

KM1: Főkontaktor

KM2: Csillagkontaktor

KM3: Deltakontaktor

F1: Túláramvédelmi relé

M: Háromfázisú aszinkronmotor (U1-X, V1-Y, W1-Z tekercsvégek)

L1 --- KM1.1 --- F1.1 --- U1 --- M --- X
L2 --- KM1.2 --- F1.2 --- V1 --- M --- Y
L3 --- KM1.3 --- F1.3 --- W1 --- M --- Z
Csillagkapcsolás (KM2 behúzva): X, Y, Z közösítve
Deltakapcsolás (KM3 behúzva):
U1 --- KM3.1 --- Z
V1 --- KM3.2 --- X
W1 --- KM3.3 --- Y

Fontos: A motor adattábláján meg kell jelennie a delta kapcsoláshoz tartozó hálózati feszültségnek. A csillagkapcsolásban a tekercsekre jutó feszültség alacsonyabb kell, hogy legyen, mint a tekercsek névleges feszültsége.

Vezérlőáramkör (példa)

L: Vezérlőfeszültség (pl. 230V AC)

N: Nulla vezető

S1: Leállító nyomógomb (NC)

S2: Indító nyomógomb (NO)

T1: Időrelé

KM1 tekercs: Főkontaktor tekercse

KM2 tekercs: Csillagkontaktor tekercse

KM3 tekercs: Deltakontaktor tekercse

KM1.4, KM2.1, KM2.2, KM3.1: Segédérintkezők (NO vagy NC)

L --- S1(NC) --- S2(NO) --- (KM1 tekercs) --- N
|
+--- S2(NO) --- (T1 tekercs) --- N
|
+--- KM1.4(NO) --- (KM2 tekercs) --- T1(NC) --- N
|
+--- KM1.4(NO) --- T1(NO) --- (KM3 tekercs) --- KM2.2(NC) --- N
Öntartás: S2-vel párhuzamosan KM1.4(NO)
Reteszelés: KM2.1(NC) sorba kötve KM3 tekercsével, KM3.1(NC) sorba kötve KM2 tekercsével

Megjegyzés: Ez csak egy példa a vezérlőáramkörre. A tényleges kialakítás függ a konkrét alkalmazástól és a használt alkatrészektől.

2.3. A csillag-delta indító bekötése és üzembe helyezése

A csillag-delta indító bekötése szakképzett villanyszerelőt igényel. A helytelen bekötés súlyos károkat okozhat a motorban és az elektromos rendszerben, valamint balesetveszélyes lehet.

Az üzembe helyezés során a következő lépéseket kell követni:

1. Ellenőrizze a motor adattábláját, hogy alkalmas-e csillag-delta indításra. A motor névleges feszültségének meg kell egyeznie a hálózati feszültség deltakapcsolásban megadott értékével.
2. Gondoskodjon a megfelelő méretű és típusú védelmi eszközökről (kismegszakító, túláramvédelmi relé). A túláramvédelmi relét a motor névleges áramára kell beállítani.

3. A főáramkör bekötésekor ügyeljen a fázissorrendre. A helytelen fázissorrend a motor nem megfelelő irányú forgását eredményezheti.
4. A vezérlőáramkör bekötésekor kövesse a kapcsolási rajzot. Ellenőrizze a segédérintkezők és az időrelé helyes bekötését.
5. Állítsa be az időrelét a megfelelő átkapcsolási időre. Ez az idő általában néhány másodperc (pl. 3-10 másodperc), de függ a motor tehetetlenségétől és a terheléstől. A túl rövid idő alatti átkapcsolás feszültség- és áramlökéseket okozhat, míg a túl hosszú idő csökkentheti a motor indítási nyomatékát.
6. Az első indítás előtt ellenőrizze a mechanikai hajtásláncot, hogy nincsenek-e akadályok.
7. Végezzen próbaüzemet terhelés nélkül, majd fokozatosan növelje a terhelést. Figyelje a motor áramfelvételét és a hőmérsékletét.
8. Ellenőrizze a túláramvédelmi relé működését szimulált túlárammal.

3. A Csillag-Delta Indítás Előnyei és Hátrányai

3.1. A csillag-delta indítás előnyei

• Csökkentett indítási áram: Az indítási áram a közvetlen indítási áram kb. harmada, ami csökkenti a hálózati terhelést és a vezetékekre jutó igénybevételt.
• Csökkentett indítási nyomaték: Az ind