400V-690V motor

Automasjon
1

Hei,

Dersom en 400V/690V 3-fas motor kobles i stjerne i et 400V-nett, er det min oppfatning at det da vil ligge 400V/kvadratrot(3) over viklingene i denne motoren. Ergo er spenningen for lav i forhold til motorens merkespenning. Denne type motor skal jo kobles i trekant ved 400V-nett, og i stjerne ved 690V nett.

Dersom denne motoren feilaktig blir koblet i stjerne, kan dette da resultere i brente viklinger? Kan en risikere å brenne viklingene ved å tilføre for lav spenning til motoren? Hva er eventuelt grunnen til dette?

Jeg har resonnert meg fram til at ved en fast last, vil motoren kompensere lavere spenning ved å trekke mer strøm for å opprettholde momentet som trengs for å drive lasten, og at dette kan resultere i brente viklinger. Er dette riktig? Dersom dette er riktig, vil altså stjernekobling føre til høyre strøm.

Det som er litt forvirrende er at vi benytter stjerne-trekant vender for å redusere strømmen (i startøyeblikket). Stjerne-kobling gir altså her lavere strøm. Gjelder dette kun for start/tomgang, slik at det blir feil å sammenligne dette med drift av en fast last?

Håper noen kan komme med avklaringer rundt dette.

2

Hei JT

Tusen takk for spørsmålet, og din interesse for faget.

1. Et "tilsvarende" spørsmål

Jeg har skrevet litt om et tilsvarende spørsmål i et annet Trainor fagforum-spørsmål:

https://www.trainor.no/cms/Forum/Automasjon/Tyristor-regulering-til-frekvensomformer

2. Motor konstruert for 400 volt spolespenning

En motor kan vikles til å ha en gitt impedans (motstand) for 400 volt/50 Hz slik at det går en gitt strøm gjennom statorviklingene.

Motoren skal da tilkobles i "trekant".

3. Samme motor (designet for 400 V), men benyttes i 690 volt anlegg

Den samme motoren, som nevnt i punkt 2) kan også brukes i et 690 volt anlegg. Det er fremdeles viktig at spenning over hver av statorviklingene fremdeles er 400 volt.

Dette kan vi få til ved å tilkoble statorviklingene i et "stjerne"-mønster.

Da blir spenningen over hver statorvikling (690 volt delt med kvadratroten av tre); det vil si fremdeles 400 volt. Og motoren yter nå samme effekt som i punkt 2).

4. Men, hva hvis 400 V motor mate med for lav spenning?

Tilkobles en 400 motor i stjerne-kobling i stedet for trekant-kobling (også omtalt som 'Delta'-kobling) hvor fasespenningen er 400 volt, blir statorspenningen 230 volt (400 volt delt med kvadratroten av 3). Motoren blir nå "sulteforet"

Det er nokså populært i foreta en "myk"-start av en motor i stjerne"-tilkobling, og deretter foreta en omkobling til normal drift.

Mer om dette kan leses her:

http://w3.elektrofag.info/styringsteknikk-1/stjernetrekant

Det er viktig å huske på at statorviklingens impedans (motstand) ikke blir endret når spolespenningen reduseres fra 400 volt til 230 volt.

Derfor blir (også) strømmen gjennom statorviklingene redusert når man reduserer spenningen fra 400 volt til 230 volt.

3

Hei, og takk for svar.

Det jeg lurer på er om det å «sultefore» motoren med for lav spenning kan resultere i brente viklinger/havarert motor?

Vi har nemlig opplevd nylig at en 400/690 motor som var havarert, viste seg å være koblet i stjerne i stedet for trekant på 400V nett. Viklingene såg ut til å være brente.

Jeg trodde at dette kun resulterte i at motoren leverer mindre effekt, ikke at den kunne havarere.

4

Hadde ikke motoren overlastbeskyttelse?

Men ja, det er fullt mulig at motoren kan brenne opp hvis den får for lav spenning.

Tenk hvis spenningen var så lav at motoren så vidt klarte å svive rundt, du ville hatt "startstrømmer" konstant.La meg prøve å forklare...

Rune Øverland sier: Det er viktig å huske på at statorviklingens impedans (motstand) ikke blir endret når spolespenningen reduseres fra 400 volt til 230 volt.

Dette er riktig, men det som er en annen vesentlig ting her er at impedansen er avhengig av hvor mye sakking motoren har til en hver tid. Dvs. hvor fort roterer maskinen i forhold til synkronhastigheten (f.eks. 1000/1500/3000 RPM etc.). F.eks. ved oppstart har man 100% sakking i innkoblingsøyeblikket, noe som igjen gir lavest mulig impedans og størst mulig strøm. Man får naturlig nok lavere strøm med lavere spenning, dette er jo tross alt grunnen til at en benytter stjerne/trekant-startere.

Hvis man halverer spenningen får man bare en fjerdedel av momentet på akslingen (dvs. momentet er proporsjonalt med kvaderatet av spenningen), og i tillegg man får tilsvarende større sakking.

Se denne illustrasjonen: https://imgur.com/3zWbZx0

I eksemplet er det en vifte som drives, dvs. kvadratisk momentkarkteristikk. Motoren vil få en hastighet som er gitt ved kryssningspunktet mellom last-kurven og motor-kurven.

Hvis en sier at V1 tilsvarer 690V og V3 tilsvarer 400V ser en at motoren vil etter oppstart få en større sakking (n3 er lengre til venstre enn enn n1) hvis spenningen reduseres til 400V fra 690V, sagt på en annen måte; motoren vil rotere saktere enn synkronhastigheten. Synkronhastigheten er definert ut fra nettfrekvensen og antall poler i motoren (en frekvensomformer endrer både frekvens og spenning, sier gjerne at V/f er konstant), anyway...

Som jeg nevnte ovenfor er impedansen avhengig av sakkingen.Hvis en ser på en såkalt "ekvivalent-krets" for en induksjonsmotor kan en finne at "ekvivalent-impedansen" til en motor er gitt somZ = R1 + R2/s + jX

Der R1 og R2 er resistanser og X er en reaktans. "s" er sakkingen.

Fra likningen kan en se at hvis en øker sakkingen "s" får en LAVERE impedans Z, og dermed også større strøm. Dette forklarer hvorfor en har større strøm i startøyeblikket en etter at motoren har fått litt hastighet (mindre sakking). Det gir også forklaring på hvorfor strømmen/effekten øker når du belaster motoren MER. Når du øker lasten på rotoren vil det naturligvis bli tyngre for motoren å rotere, du får større sakking og strømmen øker til momentet når et nytt "kryssningspunkt" på momentkurven.

Så hvorfor kan motoren brenne opp?Igjen, økt sakking (som resultat av at spenningen er redusert, se momentkurven ovenfor) gir redusert impedans. Motoren brenner opp pga. varmeutviklingen.Tapet på grunn av sakkingen er proporsjonal med lastmomentet gange sakkingen, dvs. større sakking, større tap.