Asynchronní motor s kotvou na krátko má nepochybně titul nejrozšířenějšího motoru v průmyslovém sektoru. Jejich hospodárnost, minimální náklady na údržbu a vynikající spolehlivost přispívají k jejich širokému použití.
Ve světle toho uvádíme stručný přehled nejčastěji používaných technik pro připojení tohoto motoru k síti spolu s upozorněním na potenciální komplikace, které mohou nastat během spouštění a vypínání.
První metodou připojení asynchronního motoru s kotvou nakrátko k elektrické síti je přímým připojením na síť, známým také jako DOL (Direct On Line). Druhou běžnou metodou připojení je kombinace hvězda/trojúhelní. Dále neopomeneme využití frekvenčního měniče a v neposlední řadě také metoda spouštění motoru pomocí softstartéru.
Přímým připojením na síť (DOL)
Jedná se o zdaleka nejběžnější metodu spouštění používanou v průmyslových aplikacích. Motorová odbočka se skládá z hlavního stykače a tepelného relé. Nevýhodou tohoto řešení je, že nedokáže omezit vysoký záběrový proud. Obvyklá hodnota záběrového proudu se pohybuje kolem 6 až 7násobku jmenovitého proudu, u některých aplikací, zvláště u těžkých rozběhů, může být i 9 až 10násobek. Další nevýhodou je vysoká proudová špička (Diracův impuls) vznikající při připojení zatíženého motoru na síť, která se může pohybovat až v hodnotě 14ti násobku jmenovitého proudu.
Hodnoty záběrového proudu závisí na zapojení a velikosti motoru, obecně lze říct, že čím menší motor, tím větší záběrový proud.
Během přímého připojení motoru na síť je výhodou vysoký počáteční kroutící moment na hřídeli motoru. Tento záběrový moment je často větší, než většina aplikací potřebuje. Záběrový moment koresponduje se sílou, zbytečně vysoký záběrový moment vyvolá vysokou sílu ve vazbě motorpoháněná technologie. Dá se ale konstatovat, že tato metoda spouštění vždy vyhoví požadavkům připojení a v některých případech je jedinou možnou alternativou připojení motoru na síť.
Kombinací hvězda/trojúhelník
Tato metoda spouštění omezuje jak záběrový proud, tak i záběrový moment. Kombinace spouštění motoru se skládá z tří stykačů, mechanického blokování, časovače přepnutí Y/D a tepelného relé. Motor musí být schopen zapojení tzv. uvnitř trojúhelníku (6 svorek na svorkovnici motoru). K motoru vedou dva 3-žilové kabely.
Záběrový proud motoru je omezen na 30 procent rozběhového proudu, záběrový moment na 25 % záběrového momentu ve srovnání s metodou přímého připojení na síť (DOL).
Tuto metodu spouštění můžeme využít jen pro lehké starty motorů (motor je částečně zatížen). V případě těžkých startů je možné, že 25 % záběrového momentu k „utržení" motoru nestačí.
Pro čerpadlové a ventilátorové aplikace je moment zátěže při startu velice nízký a kvadraticky se zvyšuje s otáčkami. Při dosažení 80-85 % jmenovité rychlosti motoru se moment zátěže rovná hnacímu momentu a motor neakceleruje. Po dosažení jmenovité rychlosti je nutné přepnout z hvězdy do trojúhelníku. Toto přepnutí trvá cca. 0,5 s a vede k vysokým proudovým a momentovým špičkám, které mají za následek vysoké namáhání izolací motoru. Hodnota špičky při přepnutí dosahuje až hodnoty záběrového proudu při přímém připojení motoru na síť.
U aplikací s momentem zátěže větším než 50 % jmenovitého momentu na hřídeli motoru nelze tuto metodu připojení na síť použít.
Frekvenčním měničem
Frekvenční měnič někdy také nazývaný VSD (Variable speed drive) nebo VFD (Variable Freguency Drive) je také velmi častým prostředkem připojení motoru k síti.
Frekvenční měnič mění konstantní napětí napájecí sítě na stejnosměrné napětí. Z tohoto stejnosměrného napětí vytváří pomocí střídače a výkonových prvků pro trojfázový motor novou trojfázovou síť s proměnlivým napětím a proměnlivou frekvencí mezi 0-1500 Hz, dle typu konkrétního měniče.
Protože otáčky motoru jsou závislé na frekvenci, umožňuje frekvenční měnič regulovat otáčky motoru pomocí změny výstupní frekvence. Využití frekvenčního měniče je vhodné všude, kde je potřeba regulace rychlosti motoru během trvalého provozu.
V mnoha aplikacích je frekvenční měnič stále používán pouze jako prostředek k řízenému startu a zastavení navzdory skutečnosti, že není žádná potřeba regulace otáček motoru během provozu.
Řízením výstupní frekvence, jmenovitý moment na hřídeli motoru dosahuje vysokých hodnot i u nízkých otáček motoru. Rozběhový proud motoru je taktéž výrazně omezen a pohybuje se kolem 0,5-1násobku proudu jmenovitého.
U motoru můžeme pomocí frekvenčního měniče docílit „dokonalého" startu i zastavení.
V případě použití inkrementálního čidla u motoru, který reguluje frekvenční měnič, docilujeme maximálního momentu i při nulových otáčkách motoru. Inkrementální čidlo zajišťuje zpětnou vazbu o přesných otáčkách motoru.
U frekvenčních měničů je nezbytné použití vstupních filtrů k redukci vyšších harmonických generovaných frekvenčním měničem.
Softstartérem
Metoda spouštění motoru pomocí softstartérů je odlišná, než předchozí způsoby.
Softstartér má ve fázi instalované dva antiparalelně řazené tyristory, které jsou ovládány řídící deskou.
Samotná regulace je napěťová, tj. řídící deska softstartéru postupně zvyšuje/snižuje nastavenou efektivní hodnotu napětí ve fázích, a to po obsluhou nastavenou dobu.
Využívá se principu, že napětí na svorkách motoru během startu je nízké, tudíž i rozběhový proud a moment. Postupným zvyšováním/snižováním napětí dochází k postupnému zvětšení/snížení momentu na hřídeli motoru a postupnému zvýšení/snížení proudu motoru a jeho otáček. Rozběh a doběh motoru je plynulý.
Obecně lze říct, že softstartér použijeme tam, kde je velký záběrový proud, který potřebujeme omezit, nebo tam, kde vysoký záběrový moment způsobuje trhání, rázy či jiné mechanické problémy.
Zvláště výhodné je použití softstartérů u čerpadlových a ventilátorových aplikací. V neposlední řadě u aplikací přepravy materiálu pomocí dopravníkových pásů, kde řízení doběhu využíváme k prevenci zničení přepravovaného materiálu díky rychlému zastavení.
