Sterren-Driehoek-Motor: Zo voorkomt u inschakelstroompieken en motorschade!

Alles wat producerende bedrijven moeten weten over de ster-driehoek startschakeling – van de juiste configuratie tot foutoplossing.

Wanneer wordt een motor tijdens de ster-driehoek start in ster en wanneer in driehoek geschakeld?

Ein ster driehoek motor start altijd eerst in sternschakeling, om de aanloopstroom te verminderen. Na het bereiken van ca. 80-90% van de nominale snelheid wordt hij omgeschakeld naar de driehoekschakeling voor de normale werking.

Wat is het grootste voordeel van de ster-driehoek startschakeling?

Het grootste voordeel is de vermindering van de aanloopstroom tot ongeveer een derde (ca. 33%) van de waarde bij een direct start. Dit spaart de ster driehoek motor, het elektriciteitsnet en de mechanische componenten van de installatie.

Welke nadelen heeft de ster-driehoek startschakeling?

De belangrijkste nadelen zijn een gereduceerd aanloopmoment (slechts ca. een derde van het direct startmoment) en het risico op omschakelpiekstromen bij de overgang van ster naar driehoek, wanneer de schakeling niet optimaal is ontworpen.

Hoe werkt de omschakeling van ster naar driehoek bij een ster driehoek motor?

Nadat de ster driehoek motor in sterschakeling is opgestart, opent het sterrelais. Na een korte, stroomloze pauze (typisch 50ms) sluit het driehoek relais, waardoor de motor voor continue werking in driehoekschakeling loopt.

Welke motoren zijn geschikt voor de ster-driehoek start?

Geschikt zijn driefasige motoren die zijn ontworpen voor de netspanning in driehoekschakeling is (bijv. een motor met de aanduiding 400VΔ/690VY voor gebruik op een 400V-net) en waarvan de zes spoeleinden extern toegankelijk zijn. De aangedreven machine moet bovendien veilig kunnen starten met het verminderde moment.

Wat gebeurt er bij een foutieve bedrading van een ster-driehoek schakeling?

Een foutieve bedrading, met name het niet in acht nemen van de zogenaamde “voorkeurschakeling”, kan leiden tot aanzienlijk hogere omschakelpiekstromen . Deze kunnen beveiligingsorganen activeren of componenten van de ster driehoek motor en de schakeling beschadigen.

Zijn er moderne alternatieven voor de ster-driehoek schakeling voor een ster driehoek motor?

Ja, moderne alternatieven zijn zachte starters (softstarters) und frequentieomvormers (VFD). Deze bieden vaak een soepelere start, betere regeling mogelijkheden en kunnen de typische omschakelpiekstromen volledig vermijden. ster driehoek motor Hoe worden de relais in een ster-driehoek schakeling voor een ster driehoek motor gedimensioneerd?

Wie werden die Schütze in einer Stern-Dreieck-Schaltung für einen stern dreieck motor dimensioniert?

Het net- en het driehoek relais evenals het overbelast relais worden typisch ingesteld op ongeveer 58% van de nominale stroom van de motor des ster driehoek motor is. Het ster relais wordt ingesteld op ongeveer 33% van de nominale stroom van de motor .

De ster-driehoek startschakeling vermindert de aanloopstroom van een ster driehoek motor tot ongeveer 30-35% van de waarde van de direct start, spaart zo het net en de mechanica, maar is primair geschikt voor toepassingen met laag aanbreekmoment geschikt.

Kritisch bij de ster driehoek motor zijn mogelijke omschakelpiekstromen; een juiste “voorkeurschakeling” en een omschakelpauze van minimaal 50ms zijn cruciaal om deze te minimaliseren en een veilige werking te waarborgen.

Moderne alternatieven zoals zachte starters of frequentieomvormers bieden vaak superieure opstarteigenschappen en regelmogelijkheden voor motoren. Frequentieomvormers kunnen bijvoorbeeld energiebesparingen tot 70% bij toepassingen zoals pompen en ventilatoren realiseren.Leer hoe u met de ster-driehoek startschakeling de aanloopstroom van uw motoren kunt verminderen, welke kritische punten bij de installatie in acht moeten worden genomen en welke moderne alternatieven er zijn.

De ster-driehoek startschakeling is een beproefde methode om de aanloopstroom van driefasige motoren te beperken. Maar wanneer is het de juiste keuze en welke foutbronnen schuilen er in detail? ATEK Drive Solutions laat u zien waar het om draait. Heeft u een individuele aandrijfsysteem nodig? [contact](href=”/contact”) u ons!

Heeft u hulp nodig bij het optimaliseren van uw aandrijftechniek?

Vraag nu vrijblijvend om advies!

Wat is een ster-driehoek start?

De ster-driehoek startschakeling is een gevestigde methode om hoge aanloopstromen van krachtige driefasige motoren te verminderen. Een ster driehoek motor start daarbij eerst in sterschakeling met verminderde spanning, voordat hij op driehoekschakeling voor de normale werking wordt omgeschakeld. Een 30-kW motor, die als ster driehoek motor geconfigureerd is, verlaagt zo zijn aanloopstroom van bijvoorbeeld ca. 300A tot ongeveer 100A.

Waarom wordt de ster-driehoek startschakeling gebruikt?

Het primaire doel van de ster-driehoek startschakeling voor een ster driehoek motor is de vermindering van de aanloopstroom tot ongeveer een derde van de waarde die bij een direct start zou optreden. Deze stroomvermindering spaart de ster driehoek motor zelf, het elektriciteitsnet en de mechanische componenten van de installatie. Energiebedrijven (bijv. EnBW) eisen vaak de naleving van specifieke grenswaarden voor aanloopstromen.

Toepassingsgebieden van de ster-driehoek startschakeling

De ster-driehoek startschakeling is uitstekend geschikt voor machines die door een ster driehoek motor worden aangedreven en niet onmiddellijk het volle aanloopmoment nodig hebben. Typische toepassingsgebieden voor een ster driehoek motor zijn aandrijvingen met een laag aanbreekmoment of die lastarm kunnen starten, zoals bijvoorbeeld ventilatoren, pompen of bepaalde gereedschapsmachines. Een voorbeeld hiervan zou een 15 kW ventilator zijn, die ster driehoek motor zacht opstart. Onze aandrijftechnologie biedt hiervoor passende oplossingen.Funktionsweise und Aufbau der Stern-Dreieck-Schaltung für den stern dreieck motor

De ster- (Y) en driehoek- (Δ) configuratie

De spanningsreductie bij het starten van een ster driehoek motor wordt bereikt door een andere schakeling van de motorwikkelingen. In de sterschakeling (Y) ontvangt elke wikkeling van de ster driehoek motor de zogenaamde fase-spanning, die gelijk is aan de netspanning gedeeld door √3. Bij een 400V-net betekent dit dat elke wikkeling van de motor ca. 230V ontvangt, wat de stroomstroom vermindert. Meer informatie over de basisconfiguratie vindt u onder driefasige motor.

• In sterschakeling (Y) ontvangt elke motorwikkeling van een ster driehoek motor een verminderde spanning (fase-spanning = netspanning/√3).
• Dit zorgt ervoor dat de aanloopstroom en het aanloopmoment van de ster driehoek motor tot ongeveer 1/3 van de waarden van een direct start dalen.
• Ein ster driehoek motor moet zijn ontworpen voor de netspanning in driehoekschakeling en de √3-voudige spanning in sterschakeling (bijv. een motor met de aanduiding 400VΔ/690VY voor gebruik op een 400V-net).
• De schakeling voor een ster driehoek motor vereist typisch drie relais: een net relais (K1), een ster relais (K3) en een driehoek relais (K2).
• Een tijdrelais stuurt de omschakelvolgorde van de sterstartfase (K1+K3 actief) naar de driehoekwerking (K1+K2 actief) van de ster driehoek motor.
• De omschakeling vindt doorgaans plaats wanneer de ster driehoek motor 80-90% van zijn nominale snelheid heeft bereikt, na een korte, stroomloze pauze om kortsluiting te voorkomen.

Spannings- en stroomverhoudingen in ster- en driehoekschakeling

De lagere stroomstroom tijdens de ster driehoek motor is alleen tijdens de ster start fase aanwezig. Stroom en moment van de motor bedragen in deze fase dan circa een derde van de waarden die bij een direct start (DOL – Direct On Line) zouden optreden. Ein ster driehoek motor met de specificatie 400VΔ/690VY ontvangt bij een 400V-net in de ster start de correct verminderde spanning op zijn wikkelingen. De mogelijkheid om de stroomopname van een driefasige motor te berekenen, is in deze context zeer relevant.

Opbouw van een typische ster-driehoek schakeling

Voor de opbouw van een typische ster-driehoek schakeling voor een ster driehoek motor zijn nodig: drie relais (net relais K1, ster relais K3, driehoek relais K2) en een tijdrelais. Voor de start van de ster driehoek motor schakelen het net relais K1 en het ster relais K3 in; na het bereiken van een vooraf bepaalde snelheid opent K3, en na een korte pauze sluit het driehoek relais K2 voor de continue werking van de motor. Een motorschakelaar en een overbelast relais (vaak ingesteld op ca. 0,58 keer de nominale stroom van de motor) aanvullen de beveiligingsapparatuur voor de ster driehoek motor. Componenten hiervoor biedt bijvoorbeeld Siemens SIRIUS.

Functioneel verloop van de ster-driehoek startschakeling

Der ster driehoek motor startt eerst in sterschakeling, waarbij hij slechts ongeveer een derde van zijn nominale moment ontwikkelt. Zodra de motor ongeveer 80-90% van zijn nominale snelheid heeft bereikt, bestuurt het tijdrelais het openen van het ster relais K3 en na een korte omschakelpauze (typisch 50ms) het sluiten van het driehoek relais K2. Deze pauze is cruciaal om een kortsluiting tussen de ster- en driehoekconfiguratie te voorkomen. De ster-driehoek schakelaar, vaak gerealiseerd door de relaiscombinatie, is het centrale element van deze startmethode voor de ster driehoek motor.Voor- en nadelen van de ster-driehoek startschakeling voor de ster driehoek motor

vermindering van de aanloopstroom

Een essentieel voordeel van het gebruik van een ster driehoek motor met deze startschakeling is de duidelijke startontlasting. De aanloopstroom van de motor daalt tot ongeveer 30-35% van de waarde die bij een direct start (DOL) zou optreden, wat de mechanische en elektrische belasting voor de motor en de installatie vermindert. Ein ster driehoek motor met bijvoorbeeld 50A nominale stroom en een typische aanloopstroomfactor van 6 (bij directe start) zou zo in plaats van met 300A slechts met ca. 100A opstarten.

Lagere belasting van het net

De verminderde stroomopname van een ster driehoek motor tijdens de start is bijzonder voordelig bij netten met beperkte capaciteit. Geminaliseerde spanningsdalingen sparen andere verbruikers in hetzelfde net en maken het vaak mogelijk om grotere ster-driehoek motoren aan te sluiten dan bij directe start mogelijk zou zijn. Energiebedrijven stellen vaak grenswaarden voor aanloopstromen (bijv. maximaal 150A), die door het gebruik van de ster-driehoek schakeling voor de ster driehoek motor eerder kunnen worden nageleefd.

omschakelpiekstromen

Een potentieel nadeel bij de werking van een ster driehoek motor zijn mogelijke omschakelpiekstromen die kunnen optreden bij de overgang van de ster- naar de driehoekschakeling, vooral bij een ongunstige faseverhouding tussen rotorspanning en netspanning. Deze pieken kunnen in sommige gevallen zelfs de inschakelstroom van een directe start overschrijden. De correcte implementatie van een zogenaamde “preferentiële schakeling” en een voldoende omschakelpauze (minstens 50ms) zijn cruciaal om dit risico voor de ster driehoek motor te minimaliseren. Metingen hebben aangetoond dat zonder optimalisatie omschakelstromen tot 12 keer de nominaalstroom van de motor kunnen optreden.

Verminderd aanloopkoppel

De reductie van de inschakelstroom bij de ster driehoek motor gaat onvermijdelijk gepaard met een verlaging van het aanloopmoment. Het aanloopmoment in sterrenconfiguratie bedraagt slechts ongeveer een derde van het moment dat de motor bij een directe start in driehoekconfiguratie zou ontwikkelen. Daarom is dit aanlooptype alleen geschikt voor toepassingen met een ster driehoek motor die met dit verminderde moment veilig kan opstarten (bijv. niet voor een 75kW breker die een hoog aanloopmoment vereist). Een passende Gear Box voor de driefasige motor kan in sommige gevallen helpen om aan de koppelvereisten te voldoen.Praktische aspecten en probleemoplossing bij de sterren-driehoek motor

Correcte motoraansluitingsbelegging

Fouten bij de aansluitbelegging op het terminalblok van een ster driehoek motor zijn bijzonder kritisch en kunnen tot aanzienlijke problemen leiden. Om de pieken in omschakelstroom bij de sterren-driehoek motor te minimaliseren, is het naleven van de zogenaamde “preferentiële schakeling” (Fase L1 op aansluiting U1 en V2, L2 op V1 en W2, L3 op W1 en U2 voor rechtsdraaiing) essentieel. Een verkeerde aansluiting kan de omschakelstromenfactor ℘ (verhouding van omschakelpiekstroom tot inschakelstroom bij directe start) van optimale waarden van 0,8 tot meer dan 1,4 verhogen. De fundamentele vraag Motor in Ster of Driehoek om te draaien, hangt af van het ontwerp en de toepassingsgevallen.

1. De juiste “preferentiële schakeling” op het terminalblok van de ster driehoek motor is essentieel om de pieken in omschakelstromen te minimaliseren.
2. Voor de sterrenconfiguratie van een ster driehoek motor worden de aansluitingen U2, V2, W2 gebrugd; voor de driehoekconfiguratie worden de verbindingen U1-W2, V1-U2, W1-V2 gemaakt.
3. Het moet worden gegarandeerd dat de ster driehoek motor correct is ontworpen voor de aan netspanning (bijv. een motor met de aanduiding 400VΔ/690VY voor gebruik op een 400V-net).
4. Veelvoorkomende foutbronnen bij de installatie en werking van een ster driehoek motor zijn bedradingfouten, defecte relais of verkeerd ingestelde tijdrelais.
5. Een te vroege omschakeling van ster naar driehoek leidt tot hoge stroompieken bij de ster driehoek motor, een te late omschakeling belast de sterwikkeling onnodig lang.
6. Een mechanische vergrendeling tussen de ster- en driehoekrelais is essentieel voor de veiligheid van de ster driehoek motor en de installatie.

Ster- en Driehoek- brugconfiguratie op het terminalblok

Op het terminalblok van een ster driehoek motor (volgens normen zoals IEC 60034-8) gebeurt de configuratie als volgt: Voor de sterrenconfiguratie worden de wikkelingen U2, V2 en W2 gebrugd. Voor de driehoekconfiguratie worden de aansluitingen U1 met W2, V1 met U2 en W1 met V2 verbonden. Een veel gemaakte en fatale fout is om een motor die voor 400V in sterrenconfiguratie en 230V in driehoekconfiguratie is ontworpen (dat wil zeggen een 230VΔ/400VY motor), in driehoekmodus aan te sluiten op een 400V-net – dit leidt tot de vernietiging van de motor. Voor het ster-driehoek opstarten van een motor op een 400V-net moet de ster driehoek motor bijvoorbeeld de typeplaat aanduiding 400VΔ/690VY hebben.

Veelvoorkomende foutoorzaken

Typische foutbronnen bij het functioneren van een ster driehoek motor zijn: Fouten in de bedrading, defecte relais (bijv. vastgelaste of verbrande contacten) of een verkeerd ingesteld of defect tijdrelais. Een te korte omschakeltijd (omschakeling voordat de ster driehoek motor ongeveer 80% van zijn nominaalsnelheid heeft bereikt) leidt tot hoge stroompieken en mechanische belasting; een te lange omschakeltijd belast de wikkelingen van de motor in sterrenconfiguratie onnodig lang. Een mechanische vergrendeling van de relais is essentieel voor een veilige werking van de ster driehoek motor .Alternatieven voor de ster-driehoek opstartschakeling voor motoren en moderne ontwikkelingen.

zachte starters (softstarters)

Een moderne elektronische alternatieve voor de klassieke ster-driehoek schakelaar, ook voor motoren die anders als ster driehoek motor zouden worden aangedreven, is de softstarter. Deze apparaten regelen de motorspanning tijdens de opstart continu, meestal met fase aansnijdingsregelingen, en zorgen zo voor een zeer soepele opstart zonder de typische pieken in omschakelstromen van een sterren-driehoek motor. Producten zoals de Siemens SIRIUS 3RW verminderen niet alleen de inschakelstroom, maar bieden vaak ook geïntegreerde motorbeschermingsfuncties. Veel softstarters staan bovendien een koppelregeling tijdens de opstart toe.

frequentieomvormers (VFD)

Frequentieomvormers (VFD) bieden de meest geavanceerde oplossing voor de opstart en snelheidsregeling van motoren, ook als alternatief voor de ster driehoek motor. Ein Frequentieomvormer maakt een volledige motorbesturing mogelijk die een hoog aanloopkoppel met een lage inschakelstroom, evenals een nauwkeurige snelheidsregeling over het gehele bedieningsgebied, mogelijk maakt. Dit leidt vaak tot aanzienlijke energiebesparingen (vooral bij toepassingen zoals pompen en ventilatoren, tot 70%) en optimaliseert industriële processen. ATEK Drive Solutions biedt hiervoor de juiste componenten aan.

Vergelijking van Ster-Driehoek, Softstarter en Frequentieomvormer

De keuze van de optimale opstartmethode hangt sterk af van de specifieke eisen van de toepassing:

• Ster-driehoekschakeling voor de sterren-driehoek motor: Dit is vaak de meest kosteneffectieve oplossing, maar biedt slechts een beperkt aanloopkoppel en brengt het probleem van omschakelstromen met zich mee.
• Softstarters: Biedt een goede compromis. Het maakt een soepele opstart voor de motor mogelijk, biedt vaak geïntegreerde beschermingsfuncties, maar is duurder dan de pure ster-driehoek oplossing.
• Frequentieomvormers: Biedt maximale controle over de motorstart en -werking, hoogste efficiëntie en de mogelijkheid voor snelheidsregeling, maar is de duurste optie.

Bijvoorbeeld, voor een eenvoudige 10kW pomp zou een ster driehoek motor voldoende kunnen zijn, terwijl voor een complexe transportsysteem met variabele snelheidsvereisten een frequentieomvormer de betere keuze zou zijn.Ontwerp en dimensionering van een ster-driehoek opstartschakeling voor een sterren-driehoek motor.

Motorvermogen en aanloopmoment overwegen

Bij het ontwerpen van een ster-driehoek opstartschakeling voor een ster driehoek motor moeten de volgende eisen in overweging worden genomen: De sterren-driehoek motor moet zijn ontworpen voor de aan netspanning in driehoekconfiguratie (bijv. een motor met de aanduiding 400VΔ/690VY voor een 400V-net) en beschikken over zes extern toegankelijke wikkelingseinden. Bovendien moet het aanloopmoment van de aangedreven machine lager zijn dan het aanloopmoment dat de ster driehoek motor in sterrenconfiguratie kan ontwikkelen (ongeveer 1/3 van het nominale moment bij directe start in driehoek). Het correct vaststellen van de Vermogen van de elektromotor is hierbij een belangrijke eerste stap.

• Der ster driehoek motor moet zijn ontworpen voor de netspanning in driehoekconfiguratie en zes toegankelijke wikkelingseinden voor de externe aansluiting hebben.
• Het vereiste aanloopmoment van de aangedreven machine moet lager zijn dan het aanloopmoment dat de ster driehoek motor in sterrenconfiguratie kan bieden.
• Het netrelais en het driehoekrelais, evenals het overbelastingsrelais, worden typisch ingesteld op ongeveer 58% van de nominaalstroom van de ster driehoek motor .
• De sterrelais wordt ingesteld op ongeveer 33% van de nominaalstroom van de ster driehoek motor gepland.
• De omschakeling van ster naar driehoek moet plaatsvinden wanneer de ster driehoek motor ongeveer 80-90% van zijn nominaalsnelheid heeft bereikt.
• De lokale netvoorwaarden en de specifieke lastkarakteristiek moeten worden overwogen bij het instellen van het tijdrelais voor de ster driehoek motor .

Dimensionering van de relais en van het overbelastingsrelais.

De juiste dimensionering van de schakelaars is essentieel voor de betrouwbare werking van de ster driehoek motor. Als vuistregel geldt: Het netrelais, het driehoekrelais en het overbelastingsrelais zijn dimensioneerd op ongeveer 58% van de nominaalstroom van de motor. Het sterrelais wordt ingesteld op ongeveer 33% van de nominaalstroom. Voorbeeld: Een 30kW ster driehoek motor (met een nominaal stroom van ongeveer 58A bij 400V) heeft daarom net- en driehoekrelais nodig voor ongeveer 34A en een sterrelais voor ongeveer 19A.

Optimale omschakeltijd van ster naar driehoek

Het moment van omschakeling van ster naar driehoek is kritisch voor de ster driehoek motor om de pieken in omschakelstromen te minimaliseren en de motor optimaal te bedienen. De omschakeling moet idealiter plaatsvinden wanneer de motor in sterrenconfiguratie ongeveer 80-90% van zijn nominaalsnelheid heeft bereikt. Een te vroege omschakeling kan hoge stroompieken veroorzaken, terwijl een te late omschakeling de sterwikkeling van de motor onnodig lang thermisch belast. De typische omschakeltijd ligt, afhankelijk van de last en motor grootte van de ster driehoek motor, tussen 5 en 15 seconden.

Overweging van netvoorwaarden en lastkarakteristiek.

De elektrische omgeving van de ster driehoek motor speelt een belangrijke rol. Een zogenaamd “zacht” net (net met hoge impedantie) kan de inschakelstroom van de motor dempen, maar tegelijkertijd de spanningsdalingen tijdens de opstart versterken. De lastkarakteristiek van de aangedreven machine beïnvloedt aanzienlijk de opstarttijd van de ster driehoek motor en dus de noodzakelijke instelling van het tijdrelais. De start van een 22kW ster driehoek motor aan een transformator met slechts 50kVA vermogen kan bijvoorbeeld al grenswaardig zijn en moet zorgvuldig worden gecontroleerd.

De sterren-driehoek schakeling is een bewezen methode om de inschakelstromen bij een ster driehoek motor. Een correcte dimensionering en kennis van potentiële problemen, zoals omschakelpiekstromen, zijn cruciaal voor een succesvolle toepassing. Voor bijzonder veeleisende toepassingen of wanneer snelheidsregeling vereist is, bieden moderne alternatieven zoals softstarters of frequentieomvormers vaak een betere oplossing, ook al kan de motor in principe als ster driehoek motor worden aangedreven. Een zorgvuldige keuze van de opstartmethode beschermt uw installaties en optimaliseert uw processen. Neem contact op met ATEK Drive Solutions voor deskundig advies!