Tarkastellaan, miten kolmivaihemoottorin käämit kytketään sähköverkkoon ja miten jännite jakautuu eri kytkentätavoilla. Tähtikolmiokäynnistys on tapa pienentää moottorin käynnistysvirtaa, mutta se ei ole mahdollinen kaikissa tilanteissa.
Tähti- ja kolmiokytkennän ero
Kolmivaihemoottorissa on kolme käämiä, jotka voidaan liittää sähköverkkoon kahdella tavalla:
Tähtikytkentä (Y)
- Jokaisen käämin toinen pää kytketään yhteiseen tähtipisteeseen, ja toinen pää verkkovaiheeseen (L1, L2, L3).
- Kaksi käämiä muodostaa sarjakytkennän vaiheiden välille, jolloin verkkojännite jakautuu niiden kesken.
- Jos verkkojännite on 400V, jokainen käämi saa jännitteen: $$ U_{\text{käämi}} = \frac{U_{\text{verkko}}}{\sqrt{3}} = \frac{400V}{\sqrt{3}} \approx 230V $$
- Moottori käy pienemmällä teholla ja ottaa vähemmän virtaa.
Kolmiokytkentä (Δ)
- Jokainen käämi on suoraan kahden eri verkkovaiheen välissä.
- Käämien yli vaikuttaa koko verkkojännite, eli: $$ U_{\text{käämi}} = U_{\text{verkko}} = 400V $$
- Moottori toimii nimellistehollaan ja ottaa enemmän virtaa.
Tähtikolmiokäynnistys
Tähtikolmiokäynnistystä käytetään moottoreilla, jotka on suunniteltu 400V kolmio-käyttöön. Tällöin moottori voidaan tilapäisesti käynnistää tähdessä, jolloin käämien yli vaikuttava jännite on pienempi ja käynnistysvirta alhaisempi.
- Aluksi moottori kytketään tähteen (Y), jolloin jokainen käämi saa vain 230V.
- Käynnistysvirta on vain kolmasosa siitä, mitä se olisi kolmiossa.
- Moottori ei saavuta täyttä tehoaan, mutta käynnistyy kevyemmin.
- Kun moottori saavuttaa lähes nimelliskierrosnopeuden, se siirretään kolmioon (Δ), jolloin:
- Jokainen käämi saa täyden 400V.
- Moottori siirtyy nimellisteholle ja ottaa täyden käyttövirtansa.
Moottorin arvokilvessä ei erikseen mainita 230V tähtikäyttöä, koska se ei ole moottorin varsinainen toimintatapa, vaan ainoastaan hetkellinen käynnistysvaihe.
Miksi tähtikolmiokäynnistys ei toimi 690V verkossa?
Joissakin moottoreissa arvokilvessä lukee 690V Y / 400V Δ. Tämä tarkoittaa, että:
- 400V verkossa moottori toimii kolmiossa.
- 690V verkossa moottori toimii tähdessä.
690V järjestelmässä ei voi käyttää tähtikolmiokäynnistystä, koska:
- Moottori on jo valmiiksi tähdessä, jolloin käämien yli on: $$ U_{\text{käämi}} = \frac{U_{\text{verkko}}}{\sqrt{3}} = \frac{690V}{\sqrt{3}} \approx 400V $$
- Ei ole tapaa, jolla käämien jännitettä voisi tilapäisesti pienentää ilman ulkoisia komponentteja.
- Jos moottori siirrettäisiin kolmioon 690V verkossa, jokainen käämi saisi: $$ U_{\text{käämi}} = U_{\text{verkko}} = 690V $$ mikä ylittäisi sen maksimijännitteen (400V) ja rikkoisi moottorin.
Yhteenveto
- Tähtikytkennässä (Y) käämit ovat kaksi sarjassa vaiheiden välissä, jolloin kunkin käämin yli on pienempi jännite.
- Kolmiossa (Δ) jokainen käämi on suoraan kahden vaiheen välissä ja saa täyden verkkojännitteen.
- Tähtikolmiokäynnistys toimii moottoreilla, jotka on tarkoitettu 400V kolmio- ja voidaan tilapäisesti käynnistää tähdessä.
- 690V verkossa tähti on jo lopullinen käyttötila, eikä jännitettä voida vähentää käynnistyksen ajaksi.
Ymmärtämällä, esimerkiksi paperille käämit piirtämällä, miten käämien yli vaikuttava jännite muuttuu eri kytkennöissä, tähtikolmiokäynnistyksen logiikka hahmottuu helposti.
Vastaa