Как работает пускатель звезда–треугольник

Один motor, две схемы соединения

Внутри motor три одинаковые windings: U, V и W. У каждой есть начало с маркировкой 1 и конец с маркировкой 2. Все шесть концов выведены в terminal box.

Каждая winding рассчитана на одно напряжение, на этом motor это 440 V. Links в terminal box определяют, какое напряжение на самом деле получает каждая winding.

На nameplate указано Δ 440 V / Y 760 V: delta при сети 440 V, star при сети 760 V. Motor тот же, windings те же, меняются только links.

Почему motor берет при пуске такой большой ток

Неподвижный асинхронный motor ведет себя как трансформатор с закороченной вторичной обмоткой. Эта вторичная обмотка — стержни ротора. В момент подачи питания вращающееся поле проходит мимо стержней с полной скоростью и гонит через них огромный ток, а статору приходится брать этот ток из сети.

Этот ток почти ничем не ограничен, кроме индуктивного сопротивления рассеяния windings. Поэтому motor с короткозамкнутым ротором при пуске direct-on-line берет в шесть-семь раз больше своего FLC: у этого motor около 360 A вместо 61 A.

По мере разгона ротора поле скользит относительно стержней всё медленнее, ток ротора падает, а вместе с ним и ток статора. Вблизи полной скорости остается только рабочий ток. На малых оборотах насос — легкая нагрузка, поэтому у этого fire pump разгон занимает меньше секунды.

Пусковой ток в основном реактивный: у неподвижного motor коэффициент мощности всего около 0,3. Generator может отдать такой ток, только позволив своему напряжению на мгновение просесть. Именно эта просадка и есть настоящая проблема на судне.

Star: 254 V на winding

В star концы U2, V2 и W2 собраны в один star point. Каждая winding стоит между одной phase и star point.

Напряжение на ней — линейное, деленное на √3: 440 ÷ 1,73 = 254 V. Ток в каждом питающем проводе равен току его winding.

Delta: 440 V на winding

В delta каждая winding стоит между двумя phases и получает полные 440 V. Именно так этот motor и должен работать от судовой сети.

Каждый питающий провод нагружен двумя windings, поэтому линейный ток в √3 раз больше тока winding. При полной нагрузке это 61 A в кабеле и 35,2 A в каждой winding.

Пуск в star: треть тока

При пуске direct-on-line в delta этот motor берет от MSB около 360 A.

В star каждая winding получает 1/√3 напряжения, поэтому ее ток падает в √3 раз. К тому же в star линейный ток равен току winding, а в delta он в √3 раз больше. √3 × √3 = 3: пуск в star берет треть тока.

Generator видит треть броска, и провал напряжения на MSB уменьшается вместе с ним.

Цена: треть момента

Момент растет пропорционально квадрату напряжения. 1/√3 напряжения дает (1/√3)² = 1/3 момента, на любой скорости.

Центробежному насосу при трогании момент почти не нужен: его момент сопротивления растет пропорционально квадрату скорости. Поэтому трети момента motor всё равно хватает, чтобы его разогнать. Момент в star и нагрузка насоса сходятся примерно на 94 % скорости, и быстрее в star уже не разогнаться.

Нагруженному поршневому компрессору, лебедке с грузом на гаке или объемному насосу, например винтовому, при пуске на полное давление нагнетания нужен большой момент с места. В star такой механизм не трогается или зависает на малых оборотах, берет большой ток, и срабатывает OL.

Проверьте себя