Συνδεσμολογία τυλιγμάτων τριφασικών κινητήρων

Οι ασύγχρονοι τριφασικοί κινητήρες  συνδέονται είτε σε αστέρα είτε σε τρίγωνο αναλόγως με την τάση τροφοδοσίας τους.
Όταν η σύνδεση πρέπει να γίνει στο δίκτυο της ΔΕΗ η τάση τροφοδοσίας του κινητήρα είναι 400V (πολική τάση).
Είναι πολύ σημαντικό να επιλέξουμε τη σωστή σύνδεση γιατί διαφορετικά θα καταστρέψουμε τον κινητήρα.

Για να συνδέσω στο δίκτυο  της  ΔΕΗ έναν κινητήρα σε τρίγωνο πρέπει η πινακίδα του να αναγράφει:
400/690  ή 400/690 Δ/Υ   ή  400 V Δ
Σε παλιούς κινητήρες θα δούμε να αναγράφουν 380/660 Δ/Υ ή 380 V Δ

Για να συνδέσω ένα κινητήρα στο δίκτυο της ΔΕΗ σε αστέρα πρέπει η πινακίδα να αναγράφει:

230/400 ή 230/400 Δ/Υ   ή  400 V Y
Σε παλιούς κινητήρες θα δούμε να αναγράφουν 220/380 Δ/Υ ή 380 V Y

Οι κατασκευαστές των κινητήρων όπως βλέπουμε αναγράφουν  στην πινακίδα του κινητήρα δύο τάσεις λειτουργίας. Ο λόγος είναι γιατί ο κινητήρας μπορεί σε ένα δίκτυο, όπως πχ της ΔΕΗ, να συνδεθεί με τον έναν τρόπο (πχ τρίγωνο), ενώ σε ένα άλλο δίκτυο που δημιουργείται από μια γεννήτρια ή έναν Inverter μπορεί να συνδεθεί με άλλον τρόπο.
Tο μικρότερο από τα δυο νούμερα, η μικρότερη τάση δηλαδή, αναφέρεται πάντα για σύνδεση τριγώνου και το μεγαλύτερο πάντα για σύνδεση αστέρα.

Ας πάρουμε ένα παράδειγμα που ο κινητήρας γράφει 230/400 Δ/Υ

Η πρώτη τάση 230 που αναγράφεται αντιστοιχεί στη συνδεσμολογία Δ. Αν δηλαδή έχουμε πολική τάση (μεταξύ δύο φάσεων)  πρέπει να συνδέσουμε τον κινητήρα τρίγωνο. Αυτήν την τάση μπορούμε να την έχουμε από έναν μικρής ισχύος inverter.

Η δεύτερη τάση 400 που αναγράφεται αντιστοιχεί στη συνδεσμολογία Υ. Αν δηλαδή έχουμε πολική τάση (μεταξύ δύο φάσεων) 400V, όπως στο δίκτυο της ΔΕΗ, πρέπει να συνδέσουμε τον κινητήρα σε Αστέρα.

Ας πάρουμε ένα άλλο παράδειγμα που ο κινητήρας γράφει 400/690 Δ/Υ

Η πρώτη τάση 400 που αναγράφεται αντιστοιχεί στη συνδεσμολογία Δ Αν δηλαδή έχουμε πολική τάση (μεταξύ δύο φάσεων)   όπως στο δίκτυο της ΔΕΗ πρέπει να συνδέσουμε τον κινητήρα τρίγωνο.

Η δεύτερη τάση 690 που αναγράφεται αντιστοιχεί στη συνδεσμολογία Υ. Αν δηλαδή έχουμε πολική τάση (μεταξύ δύο φάσεων) 690V, όπως στην περίπτωση μιας γεννήτριας, πρέπει να συνδέσουμε τον κινητήρα σε Αστέρα.

Έχουμε συνδεσμολογία τυλιγμάτων: 415 Δ

Δηλαδή στα 50 Hz έχουμε συνδεσμολογία τυλιγμάτων:220-240/380-420 Δ/Υ και στα 60 Hz έχουμε συνδεσμολογία τυλιγμάτων:250-280/440-480 Δ/Υ

Εσωτερική σύνδεση πηνίων τριφ. Κινητήρα

Στο εσωτερικό των τριφασικών κινητήρων υπάρχουν τρία σύνθετα πηνία με άκρα (U1-U2, V1-V2, W1-W2) ή (U-X, V-Y, W-Z).
Τα λέμε σύνθετα γιατί αποτελούνται από άλλα μικρότερα τα οποία συνδέονται μεταξύ τους σε σειρά, παράλληλα ή σύνθετα ανάλογα με το είδος της μηχανής.

Τα έξι άκρα των τυλιγμάτων καταλήγουν σε έξι ακροδέκτες στο κιβώτιο σύνδεσης του κινητήρα και με τον τρόπο που φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Στη συνδεσμολογία αστέρα κάθε ένα από τα άκρα των τριών τυλιγμάτων συνδέονται μεταξύ τους σχηματίζοντας ένα κοινό κόμβο.

Στη συνδεσμολογία τριγώνου τα δύο άκρα κάθε τυλίγματος είναι συνδεδεμένα με κάθε ένα άκρο των δύο άλλων τυλιγμάτων .

Οι παραπάνω δύο συνδεσμολογίες πετυχαίνονται με ειδικά λαμάκια που τοποθετούμε στα τυλίγματα στο κιβώτιο των ακροδεκτών. Για το τρίγωνο χρειάζονται τρεις λάμες, ενώ για τον αστέρα οι δύο.

Σύγκριση των δύο συνδεσμολογιών αστέρα και τριγώνου

Έστω ότι στο ίδιο δίκτυο συνδέω δύο ίδιους κινητήρες (επόμενο σχήμα). Αριστερά σε αστέρα και δεξιά σε τρίγωνο.

1) Στη συνδεσμολογία αστέρα παρατηρούμε ότι ενώ εφαρμόζουμε στον κινητήρα πολική τάση 400V, τα πηνία του τροφοδοτούνται με 230V. Άρα τα πηνία του κινητήρα θα πρέπει να είναι κατασκευασμένα να λειτουργούν σε τάση 230V.

Στη συνδεσμολογία τριγώνου παρατηρούμε ότι ενώ εφαρμόζουμε στον κινητήρα πολική τάση 400V, τα πηνία του τροφοδοτούνται και αυτά με 400V. Άρα τα πηνία του κινητήρα θα πρέπει να είναι κατασκευασμένα να λειτουργούν σε τάση 400V.

2) Στη συνδεσμολογία αστέρα το ρεύμα που διαρρέει κάθε τύλιγμα του κινητήρα Ιφ είναι ίσο με το ρεύμα του δικτύου ΙΥ, δηλαδή Ιφ=ΙΥ.

Στη συνδεσμολογία τριγώνου το ρεύμα που διαρρέει κάθε τύλιγμα του κινητήρα Ιφ είναι μικρότερο κατά 1,73 φορές από το ρεύμα του δικτύου ΙΔ, δηλαδή Ιφ=ΙΔ/1,73

Στη συνδεσμολογία αστέρα το ρεύμα του κινητήρα είναι τρεις φορές μικρότερο από ότι στη συνδεσμολογία τριγώνου, όπως αποδεικνύεται παρακάτω:

3. Αν τα πηνία του κινητήρα είναι κατασκευασμένα για 230V, στη συνδεσμολογία αστέρα ο κινητήρας θα λειτουργήσει κανονικά αλλά στη συνδεσμολογία τριγώνου θα καταστραφούν αμέσως λόγω υψηλότερης τάσης.

4. Αν τα πηνία του κινητήρα είναι κατασκευασμένα για 400V, στη συνδεσμολογία τριγώνου ο κινητήρας θα λειτουργήσει κανονικά, αλλά στη συνδεσμολογία αστέρα θα συμβούν τα εξής:

α) Τα πηνία θα δέχονται χαμηλότερη τάση από την κανονική τους
β) Η ισχύς του κινητήρα θα είναι μικρότερη
γ) Δεν θα μπορεί να ανταποκριθεί στο φορτίο του
δ) Θα λειτουργεί σε χαμηλότερες στροφές και η ένταση του ρεύματος στα πηνία θα είναι μεγαλύτερη από την ονομαστική
Το αποτέλεσμα θα είναι να καούν τα τυλίγματα του κινητήρα μετά από λίγη ώρα.
Χωρίς φορτίο στον άξονά του ο κινητήρας θα λειτουργήσει κανονικά χωρίς πρόβλημα.

Ποιοι κινητήρες μπορούν να συνδεθούν με διακόπτη αστέρα τριγώνου Υ/Δ

Για να συνδεθεί ένας τριφασικός κινητήρας στο δίκτυο, πρέπει η πολική τάση του δικτύου να συμπίπτει με μια από τις τάσεις λειτουργίας του κινητήρα, οι οποίες αναγράφονται στο ταμπελάκι του. Οι δυνατότητες σύνδεσης με το δίκτυο δίνονται στον παρακάτω πίνακα (η τάση που δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί γράφεται με ψιλά γράμματα).

Γενικά για να συνδέσουμε ένα κινητήρα σε αστέρα στο δίκτυο της ΔΕΗ θα πρέπει να αναγράφει η πινακίδα του 230/400 ΔΥ ή 400 Υ

Για να συνδέσουμε ένα κινητήρα σε τρίγωνο στο δίκτυο της ΔΕΗ θα πρέπει να αναγράφει η πινακίδα του 400/690 ΔΥ ή 400 Δ

Από τις παραπάνω τάσεις ο μοναδικός κινητήρας που μπορεί να συνδεθεί με διακόπτη αστέρα-τριγώνου είναι αυτός που αναγράφει η πινακίδα του 400Δ