Silnik trójfazowy 400/690V Δ/Y – moc w gwieździe i trójkącie, Siemens, ABB, rozruch Y-Δ

Pytanie

jaka moc silnika podłączonego w gwiazdę a trójkąt?

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Jeżeli ten sam silnik trójfazowy zasilamy z tego samego napięcia międzyfazowego (np. 400 V) i: • połączymy go w trójkąt (Δ) – uzyskujemy pełną moc znamionową P_N;
  • połączymy go w gwiazdę (Y) – napięcie fazowe spada do \(U/\sqrt{3}\), prąd fazowy również do \(I/\sqrt{3}\), więc moc spada do ok. ⅓ P_N.
• Stosunek mocy: \(P_Y ≈ P_Δ / 3\).

Kluczowe punkty
• w Δ – uzwojenia otrzymują pełne napięcie sieciowe, pełna moc i moment;
• w Y – 0,58 U na uzwojeniach, prąd 0,58 I, moc i moment ≈ 0,33 wartości z Δ;
• wyjątek: jeśli sieć ma wyższe napięcie (np. 690 V) i silnik 400/690 Δ/Y, wówczas gwiazda przy 690 V daje pełną moc.

Szczegółowa analiza problemu

1. Podstawy teoretyczne
   Silnik indukcyjny trójfazowy:
   \[ P = 3\,U{\text{faz}}\,I{\text{faz}}\,\cos\varphi \] dla zasilania z napięcia liniowego \(U_L\).

   • W trójkącie \(U_{\text{faz}} = U_L\), \(I_L = \sqrt{3}\,I_{\text{faz}}\):
   \[ P_{Δ}= 3\,U_L\,\frac{U_L}{Z}\cos\varphi =\frac{3\,U_L^{2}}{Z}\cos\varphi \]

   • W gwieździe \(U_{\text{faz}} = U_L/\sqrt{3}\), \(I_L = I_{\text{faz}}\):
   \[ P_{Y}=3\,\frac{U_L}{\sqrt{3}}\, \frac{U_L}{\sqrt{3}Z}\cos\varphi =\frac{U_L^{2}}{Z}\cos\varphi \]

   \[ \frac{P{Δ}}{P{Y}} = 3 \]

2. Praktyczne zastosowanie
   Rozruch Δ/Y: start w gwieździe (mniejsze prądy ≈ 33 % i moment), po uzyskaniu ~80 % n N przełączenie w trójkąt – pełna moc.

3. Przykład liczbowy
   Silnik 15 kW / 400 V Δ (tabliczka 400/690 Δ/Y)
   – Δ @ 400 V: 15 kW, I_N ≈ 28 A
   – Y @ 400 V: ≈ 5 kW, I ≈ 9,5 A

Aktualne informacje i trendy

• Soft-startery i falowniki (VFD) coraz częściej zastępują klasyczny rozruch Y/Δ, oferując płynniejszy start i optymalizację mocy.
• Wysokosprawne silniki klasy IE3-IE5 zachowują te same relacje Y/Δ, ale wymagają dokładniejszego doboru zabezpieczeń ze względu na niższe straty i wyższe prądy udarowe.
• Rosnąca popularność sieci 690 V (zwłaszcza w przemyśle stoczniowym i górnictwie) sprzyja stosowaniu silników 400/690 Δ/Y – w takich instalacjach gwiazda pracuje z pełnym obciążeniem.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Moment obrotowy \(M \propto U^{2}\). Spadek napięcia fazowego o \(1/\sqrt{3}\) obniża moment ~3-krotnie.
• Przyparte obciążenie przy przełączaniu Δ→Y grozi zatrzymaniem; należy stosować czasówki i czujniki prędkości.
• Analogia hydrauliczna: Δ = szerokie rury (pełny przepływ), Y = węższe rury (1/3 przepływu).

Aspekty etyczne i prawne

• Norma PN-EN 60204-1 wymaga, by metoda rozruchu nie powodowała zakłóceń napięciowych > % wartości sieci.
• Zabezpieczenia nadprądowe muszą być dobrane do największego prądu (Δ).
• Nieprzestrzeganie zaleceń tabliczki (przekroczenie napięcia uzwojeń) grozi pożarem – odpowiedzialność prawna wg Kodeksu pracy i prawa budowlanego.

Praktyczne wskazówki

• Sprawdź tabliczkę: 230/400 Δ/Y → 400 V tylko Y; 400/690 Δ/Y → 400 V Δ.
• Używaj stycznikowego przełącznika Y-Δ lub soft-startera; kolejność: L1-T1, L2-T2, L3-T3 dla Δ; w Y zewrzyj końce U2-V2-W2.
• Zmierz prąd w obu konfiguracjach – w Y powinien być ~0,33 I_N.
• Przy modernizacji zastanów się nad falownikiem; programowalny ramp-up z ograniczeniem prądu eliminuje potrzebę Y-Δ.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Jeśli liniowe napięcie jest zgodne z wyższą wartością z tabliczki (np. 690 V), gwiazda dostarcza pełną moc – stąd część literatury podaje, że „moc się nie zmienia”; dotyczy to jednak różnych napięć zasilania, nie tego samego.
• Przy dużych obciążeniach moment rozruchowy w Y może być niewystarczający → potrzebny soft-starter lub bezpośredni Δ.
• Łączenie silnika 230/400 Δ/Y w Δ do sieci 400 V spali uzwojenia (≈ √3 krotny prąd).

Sugestie dalszych badań

• Porównanie strat i skuteczności rozruchu Y-Δ vs. soft-starter vs. VFD.
• Analiza harmoniki prądu w czasie przełączania Y→Δ.
• Optymalizacja projektów uzwojeń pod napięcia 690/1000 V z myślą o górnictwie i farmach wiatrowych.

Krótkie podsumowanie

Silnik trójfazowy przy tym samym napięciu sieciowym generuje w trójkącie 100 % mocy znamionowej, w gwieździe około 33 %. Różnica wynika z trzykrotnie niższego iloczynu napięcia × prądu w uzwojeniach gwiazdy. Wyjątek stanowią silniki przewidziane do wyższych napięć (np. 400/690 Δ/Y), gdzie gwiazda otrzymuje wyższe napięcie, dając pełną moc. Dobór sposobu połączenia zawsze należy opierać na danych tabliczki znamionowej i wymaganiach aplikacji.