Перемикання зірка–трикутник: налаштування таймера і блокування
CHIEF. LEARN · Посібник 3 з 6
Перемикання зірка–трикутник крок за кроком: як налаштувати таймер (80–90 % синхронної швидкості) і чому контактори зірки й трикутника не можна вмикати разом.
Приклад у всіх посібниках — main fire pump судна типу platform supply vessel: motor із короткозамкненим ротором 37 kW від мережі 440 V, 60 Hz, full-load current 61 A, з пуском зірка–трикутник від main switchboard.
- MC
- main contactor, головний контактор
- SC
- star contactor, контактор зірки
- DC
- delta contactor, контактор трикутника
- T
- star–delta timer relay, реле часу перемикання зірка–трикутник
- MCCB
- moulded-case circuit breaker, автоматичний вимикач у литому корпусі
- NC / NO
- нормально замкнений / нормально розімкнений контакт
Changeover крок за кроком
- START: MC і SC спрацьовують. Motor працює в star, і timer T починає відлік.
- T відраховує час: його NC contact 55–56 з витримкою розмикається, і SC відпадає. Його NO contact 67–68 з витримкою замикається лише через 50 ms. У star–delta timer relays цей dead time закладено конструктивно: він дає дузі на contacts SC, що розмикаються, згаснути до того, як замкнеться delta.
- DC спрацьовує, лише коли 67–68 замкнувся, а SC повністю розімкнувся, бо NC contact SC стоїть у колі coil DC. Значно менше ніж десяту частку секунди motor ні до чого не підключений і обертається за інерцією. Потім він уже в delta.
- DC стає на самоутримання власним NO contact і своїм NC contact вимикає T. Пуск завершено.
Open transition
Такий розрив називають open transition. Поки живлення немає, поле ротора згасає і розходиться за фазою з мережею. Коли замикається delta, ця різниця спричиняє другий кидок струму. Що швидше motor обертається в цю мить, то менший кидок.
Графіки симулятора показують лише струм ковзання цього другого кидка. Короткий перехідний процес від залишкової напруги ротора не враховано, тож реальні піки при changeover можуть бути вищими.
Як виставити timer
Timer визначає, на якій швидкості motor перемикається. Поширене правило — робити changeover на 80–90 % синхронної швидкості або коли струм у star знизився приблизно до full-load current. На цьому насосі симулятор вимагає щонайменше 86 %.
Надто коротка уставка — і motor ще повільний, коли замикається delta. Тоді другий кидок наближається до пуску direct-on-line, і сенс star–delta втрачається.
Надто довга нічого не дає. Motor уже вийшов на швидкість, на якій момент у star дорівнює навантаженню насоса, і далі працює на третині свого моменту із зайвим ковзанням і зайвим нагрівом windings.
Симулятор будує графік кидка при changeover залежно від уставки timer для цього насоса з усіма чотирма відкритими hydrants: це найважче навантаження, і саме його використовує starter check симулятора.
SC і DC ніколи не повинні бути ввімкнені разом
SC з’єднує W2, U2 і V2 у star point. DC підключає ці самі три клеми до L1, L2 і L3. Якщо обидва ввімкнені одночасно, три phases з’єднуються між собою через star bar: глухе коротке замикання всередині starter.
Струм КЗ сягає кількох kA, набагато більше за уставку миттєвого розчіплювача MCCB, тож MCCB вимикається одразу. Та навіть так дуга вже могла зварити main contacts і пошкодити starter.
Не дають їм увімкнутися разом три речі: допоміжний NC contact кожного contactor у колі coil іншого (interlock у rungs 3 і 4 схеми керування), механічний interlock між двома contactors на багатьох starters і dead time при changeover.
Mirror contacts: starter, що застряг у star
На більшості сучасних contactors допоміжні NC contacts — це mirror contacts (IEC 60947-4-1, Annex F): якщо main contacts зварилися, NC contact лишається розімкненим. Тож зварений SC не пускає DC, і motor просто лишається в star і так і не перемикається. Starter, що застряг у star, — ось підказка. Без цього NC contact у колі coil DC сам DC замкнувся б на зварений star point.
Перевірте себе
На цьому насосі timer виставлено на 1 s. Що станеться?
- Він так і не перемикається на delta і лишається в star, доки не спрацює OL
- Він перемикається плавно, бо star stage короткий і кидок малий
- Він перемикається, ще не розігнавшись, і другий кидок майже як при пуску direct-on-line — правильно
За 1 s motor ще далеко не набрав тих 80–90 % швидкості, на яких має відбуватися changeover. Delta замикається на повільний ротор і бере майже повний струм пуску direct-on-line.
Що станеться, якщо SC і DC ввімкнені одночасно?
- Нічого серйозного: SC і DC увімкнені паралельно й ділять струм
- Motor обертається швидше, бо моменти star і delta додаються
- Коротке замикання між phases через star bar — правильно
DC підключає W2, U2 і V2 до L1, L2 і L3, а SC з’єднує їх між собою. Обидва ввімкнені — отже, L1, L2 і L3 закорочені всередині starter. Interlocks існують саме для того, щоб цього не допустити.
Джерела
- Star–delta timing relay, затримка changeover 50 ms (каталог Siemens 3RP15)
- IEC 60947-4-1, контактори та motor-starters (вебмагазин IEC)
- Mirror contacts за IEC 60947-4-1, Annex F (примітка Siemens)
Лише для навчання. Моделі спрощено; остаточне слово — за правилами класифікаційного товариства й текстами IMO.