21. fejezet – Aszinkron gépek

21.1 A forgó mágneses tér létrehozása; a szinkron fordulatszám

Miért éppen ez a fejezet legfontosabb pontja?

Az aszinkron gépben nincs kommutátor, nincs kefe, a forgórészhez nem vezet villamos vezeték – és
mégis forog. Az egész működés egyetlen jelenségre épül: az állórész forgó mágneses teret hoz
létre, és ez a forgó tér „viszi magával” a forgórészt. Ha ezt az egy dolgot megérted, a fejezet
többi része már csak következmény. Ezért érdemes erre a néhány oldalra időt szánni.

A 12. fejezetben már láttuk a jelenséget (12.8 alfejezet, 12.11 ábra), most alaposabban
körüljárjuk: nemcsak azt nézzük meg, hogy forog a tér, hanem azt is, milyen gyorsan és
milyen irányban.

A három tekercs: eltolás térben és időben

Az állórész vasmagjának belső palástján, egymáshoz képest 120°-kal elforgatva három
tekercscsoport helyezkedik el. Ezekre a 12. fejezetben megismert háromfázisú feszültségrendszert
kapcsoljuk, amelynek fázisai időben is 120°-kal el vannak tolva egymáshoz képest. A kutatási
forrásunk megfogalmazásában:

„Váltakozóáramú, háromfázisú hálózatra kapcsoljuk az állórész tekercselését. Létrejön egy forgó
mágneses mező…”

A kulcs tehát két eltolás egyidejű megléte:

Ezért nem lehet egyetlen fázisból forgó teret csinálni, és ezért van szüksége az egyfázisú
motornak segédfázisra (21.10).

Lépésről lépésre: mi történik egy periódus alatt?

Kövessük végig gondolatban egyetlen hálózati periódust, hat jellemző pillanatban. Legyen a három
tekercs tengelye U (0°), V (120°) és W (240°) irányú, és tekintsük pozitívnak az áramot, ha a
tekercs a saját tengelye mentén „kifelé” mágnesez.

1. ωt = 0°. Az U fázis árama pozitív maximumon, a V és a W árama fele akkora, negatív. A két
   negatív tekercs eredője éppen az U irányába mutat, tehát mindhárom hozzájárulás összeadódik
   az U tengelye mentén: az eredő tér az U tengely irányába áll.
2. ωt = 60°. A W árama van negatív maximumon, az U és a V pozitív, fele akkora. Ugyanaz a
   számolás: az eredő most a −W irányba mutat, ami az U tengelyétől 60°-kal elfordult irány.
3. ωt = 120°. Most a V fázis van pozitív maximumon, az eredő a V tengelye felé áll: az
   elfordulás 120°.
4. ωt = 180°, 240°, 300°. A minta ismétlődik, az eredő tér 180°, 240°, majd 300°-kal fordult
   el.
5. ωt = 360°. A tér visszaért a kiindulási irányba: egy villamos periódus alatt a tér egy
   teljes fordulatot tett meg – feltéve, hogy a gépnek egyetlen póluspárja van.

A lényeg, amit érdemes ki is mondani hangosan: a tér nem lüktet, hanem forog; a nagysága
minden pillanatban ugyanakkora, csak az iránya változik.

A póluspárszám: hogyan lassítható a mező?

Az imént azt kaptuk, hogy egy villamos periódus alatt a tér egyet fordul. Ez 50 Hz-en másodpercenként
50 fordulat, azaz 3000 fordulat percenként – ipari hajtásokhoz gyakran túl gyors. A megoldás
nem az elektronikában, hanem a tekercselésben van: ha a kerület mentén nem egy, hanem két
teljes tekercsrendszert helyezünk el (azaz fázisonként nem egy, hanem két tekercscsoportot,
egymással szemben), akkor a gépnek négy pólusa, vagyis két póluspárja lesz, és egy villamos
periódus alatt a tér csak fél mechanikai fordulatot tesz meg.

n_s = 60 · f / p       [1/min]

21.1. mintapélda – a szinkron fordulatszám a póluspárszám és a frekvencia függvényében

Kérdés: mekkora a forgó mágneses tér fordulatszáma 50 Hz-en és 60 Hz-en,
        1, 2, 3 és 4 póluspár esetén?

Képlet:  n_s = 60 · f / p

50 Hz-en:
  p = 1 (2 pólus):   n_s = 60 · 50 / 1 = 3000 1/min
  p = 2 (4 pólus):   n_s = 60 · 50 / 2 = 1500 1/min
  p = 3 (6 pólus):   n_s = 60 · 50 / 3 = 1000 1/min
  p = 4 (8 pólus):   n_s = 60 · 50 / 4 =  750 1/min

60 Hz-en (pl. észak-amerikai hálózat):
  p = 1:             n_s = 60 · 60 / 1 = 3600 1/min
  p = 2:             n_s = 60 · 60 / 2 = 1800 1/min
  p = 3:             n_s = 60 · 60 / 3 = 1200 1/min
  p = 4:             n_s = 60 · 60 / 4 =  900 1/min

Következtetés: a szinkron fordulatszám a frekvenciával EGYENESEN,
a póluspárszámmal FORDÍTOTTAN arányos.

(A táblázat két bal oldali oszlopa és az n_s értékek a képletből következnek; a jobb szélső
oszlop a névleges szlip 3–8 %-os tartományából, az n = n_s · (1 − s) összefüggéssel
számított nagyságrend – lásd 21.3.)

A forgásirány és a fázissorrend

A forgó tér forgásirányát az szabja meg, hogy a három fázis milyen sorrendben éri el a
maximumát. A 12. fejezetben ezt fázissorrendnek neveztük (L1 → L2 → L3). Ebből azonnal
következik a gyakorlat legfontosabb szabálya:

21.2 Az aszinkron gép felépítése: állórész, forgórész, csapágyak, kapocsdoboz

Az aszinkron gép szerkezetileg meglepően kevés alkatrészből áll – ez a titka az árának és a
megbízhatóságának.

Az állórész (sztátor)

Az állórész az a rész, amely a forgó mágneses teret előállítja. Fő elemei:

• Az állórész vasmagja: egymástól szigetelt, vékony, szilíciumötvözésű acéllemezekből
  rétegelve, a belső palástján hornyokkal. A lemezelés indoka pontosan ugyanaz, mint a
  transzformátornál (9. és 20. fejezet): az örvényáram-veszteség a lemezvastagság
  négyzetével arányos, tehát a rétegelés drasztikusan csökkenti.
• Az állórész tekercselése: a hornyokba fektetett, szigetelt rézhuzalból álló három
  tekercscsoport, egymáshoz képest 120°-kal elforgatva. A tekercsek hat kivezetése a
  kapocsdobozba fut (U1–V1–W1 és U2–V2–W2).
• A gépház (állórészház): a vasmagot tartja, a hőt elvezeti, gyakran bordázott az öntöttvas
  vagy alumínium felülete. Rajta a felfüggesztési, illetve a talpas rögzítési elemek és az
  adattábla.

A forgórész (rotor) – két alapkivitel

A forgórész is lemezelt vasmagból készül, a palástján hornyokkal, és a tengelyre van felsajtolva.
A hornyokban lévő vezetők kialakítása szerint két alapvető kivitelt különböztetünk meg.

A többi szerkezeti elem

• A tengely és a csapágyak: a forgórészt két csapágy tartja a pajzsokban. Az aszinkron motorok
  leggyakoribb mechanikai meghibásodása a csapágyhiba (21.12).
• A ventilátor és a ventilátorburkolat: a tengely hátsó végére szerelt, a motorral együtt forgó
  ventilátor a bordázott házra fújja a hűtőlevegőt. Ebből következik egy fontos üzemi korlát:
  kis fordulatszámon a saját ventilátor hűtőhatása lecsökken – ezért igényel a frekvenciaváltós,
  tartósan lassan járó hajtás külön hűtést vagy közvetlen hőmérséklet-érzékelést (25. fejezet).
• A kapocsdoboz: a hat tekercskivezetés és a földelőkapocs helye, benne a hidakkal (lamellákkal)
  állítjuk be a csillag- vagy a deltakapcsolást. Erről szól részletesen a 21.8 alfejezet.

21.3 A működési elv; a szlip és a fordulatszám

Az indukció a forgórészben – öt lépésben

Most tegyük össze a két félidőt: van egy n_s fordulatszámmal forgó mágneses terünk, és van benne
egy álló, önmagában rövidre zárt vezetőrendszer, a forgórész. Mi történik?

1. Relatív mozgás. A forgó tér elmozdul a forgórész vezetőihez képest, tehát a vezetőket
   változó mágneses tér járja át.
2. Indukált feszültség. A 9. fejezetben megismert indukciótörvény szerint a vezetőkben
   feszültség indukálódik.
3. Áram. Mivel a kalicka (illetve a csúszógyűrűs gép rövidre zárt tekercse) zárt áramkör,
   az indukált feszültség hatására áram folyik a forgórészben.
4. Erő. A mágneses térben áramjárta vezetőre erő hat (szintén 9. fejezet). Az erők eredője
   nyomatékká áll össze.
5. Forgás. A nyomaték a Lenz-törvény értelmében olyan irányú, hogy a kiváltó okot – vagyis
   a tér és a forgórész közötti relatív elmozdulást – csökkentse: a forgórész elindul a tér
   forgásirányában és igyekszik utolérni a teret.

Miért „aszinkron”? – A fejezet legfontosabb gondolata

Most jön az a lépés, amelyen a gép egész neve múlik. Tegyük fel egy pillanatra, hogy a forgórész
tényleg utolérte a teret, tehát n = n_s. Akkor:

nincs relatív elmozdulás  ->  a fluxus a vezető szempontjából NEM változik
   ->  nincs indukált feszültség  ->  nincs forgórészáram  ->  NINCS NYOMATÉK

Nyomaték nélkül viszont a gép azonnal lelassul – amint lelassul, újraindul az indukció, és ismét
keletkezik nyomaték. Az aszinkron gép tehát motorüzemben elvileg sem foroghat szinkron
fordulatszámmal: mindig valamivel lassabban forog, mint a mező. Ebből a „lemaradásból” származik
a neve: nem szinkron, azaz aszinkron. (A másik szokásos neve – indukciós gép – ugyanerre
a lényegre, az indukcióra utal.)

s = (n_s − n) / n_s              [–]
s [%] = (n_s − n) / n_s · 100    [%]

A szlipből a fordulatszám visszaszámolható:

n = n_s · (1 − s)

Névleges szlip. Terhelt, névleges üzemben a szlip kicsi: az egyik forrásunk szerint „átlagos
értéke névleges terhelésnél 3–7 %”, egy másik szerint „tipikusan 3–8 % közötti értékek
fordulnak elő üzem közben”. A két adat összhangban van, tehát a jegyzetben a kb. 3–8 % tartományt
használjuk. Üresjárásban a szlip ennél is kisebb, néhány tized százalék.

21.2. mintapélda – a szlip meghatározása adattáblai adatokból

Adott:  négypólusú (p = 2) motor, f = 50 Hz
        névleges fordulatszám az adattábláról:  n_n = 1440 1/min

1) A szinkron fordulatszám:
   n_s = 60 · f / p = 60 · 50 / 2 = 1500 1/min

2) A névleges szlip:
   s = (n_s − n_n) / n_s = (1500 − 1440) / 1500 = 60 / 1500 = 0,04

3) Százalékban:
   s = 0,04 · 100 = 4 %

Ellenőrzés: 4 % benne van a szokásos 3–8 %-os tartományban -> az adat hihető.

Fordított feladat: mekkora a fordulatszám s = 6 %-nál?
   n = n_s · (1 − s) = 1500 · (1 − 0,06) = 1500 · 0,94 = 1410 1/min

A forgórész áramának frekvenciája

A forgórészben indukált feszültség és áram frekvenciája nem a hálózati frekvencia, hanem attól
függ, milyen gyorsan „vágja” a mező a forgórész vezetőit – vagyis a szliptől:

f_2 = s · f_1

⚠ Ezt az összefüggést a jegyzet forrásbázisában egyetlen forrás közli; a fizikai tartalma
azonban közvetlenül következik a szlip definíciójából, ezért a jegyzet használja, de a második
forrás pótlása a következő kiadás feladata.

21.3. mintapélda – a forgórész frekvenciája három üzemállapotban

Adott:  f_1 = 50 Hz hálózati frekvencia, négypólusú motor (n_s = 1500 1/min)

a) Álló forgórész, az indítás pillanata:   n = 0
   s = (1500 − 0) / 1500 = 1
   f_2 = s · f_1 = 1 · 50 = 50 Hz
   -> az álló motor forgórésze úgy viselkedik, mint egy rövidre zárt
      transzformátor-szekunder: teljes hálózati frekvencia, nagy áram.

b) Névleges üzem:                          n = 1440 1/min, s = 0,04
   f_2 = 0,04 · 50 = 2 Hz

c) Üresjárás közelében:                    n = 1495 1/min
   s = (1500 − 1495) / 1500 = 0,00333
   f_2 = 0,00333 · 50 = 0,17 Hz

Tanulság: a forgórész frekvenciája az indítás 50 Hz-éről üzemi állapotban
néhány Hz-re esik (jellemzően 1,5–4 Hz).

Üzemállapotok a szlip szerint

A szlip nemcsak a motorüzemet írja le. A teljes kép:

(A generátorüzem gyakorlati alkalmazása – a visszatápláló fékezés – a 24. fejezet anyaga.)

21.4 Az aszinkron gép mint „forgó transzformátor”: helyettesítő kapcsolás és teljesítménymérleg

A transzformátoros analógia

Aki elolvasta a 20. fejezetet, annak az aszinkron gép működése ismerős lehet: az állórész
tekercse a hálózatról táplált primer, a forgórész zárt vezetőrendszere a rövidre zárt
szekunder, az energiaátvitel pedig a közös mágneses téren keresztül történik. A különbség
egyetlen – de mindent eldöntő – ponton van: a szekunder forog, ezért az átvitt teljesítmény egy
része nem villamos, hanem mechanikai formában távozik.

Ebből három dolog azonnal érthetővé válik:

• Miért olyan nagy az indítóáram? Álló motornál s = 1, tehát a forgórész pontosan úgy
  viselkedik, mint egy rövidre zárt szekunderű transzformátor – és ott az áramot csak a
  tekercsek saját impedanciája korlátozza (20. fejezet, rövidzárási vizsgálat).
• Miért csökken az áram, ahogy a motor felpörög? Mert a szlip csökkenésével csökken a
  forgórészben indukált feszültség és frekvencia, tehát a „szekunderoldali terhelés” egyre
  kisebb áramot vesz fel.
• Miért lesz a motor induktív fogyasztó (cos φ < 1)? Mert a mágneses tér felépítéséhez – éppen
  úgy, mint a transzformátornál – mágnesező (meddő) áram kell, ráadásul a motornál a légrés
  miatt lényegesen több. A fázisjavítás emiatt kiemelten fontos motoros hajtásoknál (11. fejezet).

⚠ Forráshelyzet. A jegyzet forrásbázisa a transzformátor helyettesítő kapcsolását
részletesen tartalmazza (20.6 alfejezet), az aszinkron gép részletes, elemekre bontott
helyettesítő kapcsolását és a hozzá tartozó R_2'/s tagot azonban nem. Ezért ezt a jegyzet
csak elvi, minőségi analógiaként közli; a részletes áramköri modell (a mágnesező ág, a szórási
reaktanciák, a szlipfüggő forgórész-ellenállás) forrásból igazolt kidolgozása a következő kiadás
feladata.

A teljesítménymérleg

A motor a hálózatból villamos teljesítményt vesz fel, és a tengelyén mechanikai
teljesítményt ad le. A kettő különbsége a veszteség, amely mind hővé alakul.

P_1 = √3 · U_v · I_v · cos φ        felvett villamos teljesítmény   [W]
P_2 = az adattáblán szereplő P_n     leadott tengelyteljesítmény     [W]
P_veszt = P_1 − P_2                  összes veszteség                [W]
η = P_2 / P_1                        hatásfok                        [–]

A veszteségek fajtái. A forgó gépben négy veszteségfajta lép fel:

⚠ A vas- és a tekercsveszteség jellegét és arányosságait a jegyzet forrásbázisa igazolja
(9. és 20. fejezet). A súrlódási és ventilációs veszteség meglétét a forgó szerkezet és a
tengelyre szerelt ventilátor léte alapján mondjuk ki; számszerű arányokat ezekre a jegyzet
szándékosan nem közöl, mert azt forrásból nem tudjuk igazolni.

21.4. mintapélda – teljesítménymérleg és hatásfok

Adott (adattábla):  P_n = 7,5 kW,  U = 400 V (delta),  cos φ = 0,84,  η = 0,88

1) A felvett villamos teljesítmény:
   P_1 = P_2 / η = 7500 W / 0,88 = 8522,7 W ≈ 8,52 kW

2) Az összes veszteség:
   P_veszt = P_1 − P_2 = 8522,7 − 7500 = 1022,7 W ≈ 1,02 kW

3) Mit jelent ez a gyakorlatban?
   Kb. 1 kW hőteljesítmény keletkezik a motorban, folyamatosan.
   Ezt a bordás ház és a ventilátor adja le a környezetnek.
   Ha a hűtés akadályozott (por, eltömődött rács, szűk beépítés),
   a motor hőmérséklete megemelkedik -> szigetelés-öregedés (21.9).

4) A felvett MEDDŐ teljesítmény (11. fejezet):
   S_1 = P_1 / cos φ = 8522,7 / 0,84 = 10 146 VA
   Q_1 = √(S_1² − P_1²) = √(10 146² − 8522,7²) = 5505 var ≈ 5,5 kvar

   -> ennyi meddő teljesítményt vesz fel EGYETLEN 7,5 kW-os motor;
      innen érthető, miért éppen a motoros üzemekben fontos a fázisjavítás.

A nyomaték számítása a teljesítményből

A tengelyen leadott mechanikai teljesítmény a nyomaték és a szögsebesség szorzata. Ebből a jegyzet
egyik legtöbbet használt gyakorlati képlete vezethető le:

LEVEZETÉS (nem forrásból átvett képlet, hanem elemi mechanika):

P = M · ω                    ahol ω a szögsebesség [rad/s]
ω = 2 · π · n / 60           ahol n a fordulatszám [1/min]

  ->  M = P / ω = P · 60 / (2 · π · n) = 9,549 · P[W] / n[1/min]

Ha a teljesítményt kilowattban írjuk (P[W] = 1000 · P[kW]):

  ->  M = 9550 · P[kW] / n[1/min]           [Nm]

⚠ A 9550-es alakot a jegyzet forrásbázisa nem tartalmazza; a fenti levezetés viszont elemi
mechanikai összefüggésekből következik, ezért a jegyzet használja, de levezetéssel együtt
közli. A 9550 nem „varázsszám”, hanem a 60/(2π)·1000 = 9549,3 kerekített értéke.

21.5. mintapélda – a névleges nyomaték kiszámítása

Adott:  P_n = 7,5 kW,  n_n = 1440 1/min

1) Szögsebesség:
   ω = 2 · π · n / 60 = 2 · 3,1416 · 1440 / 60 = 150,8 rad/s

2) Nyomaték a definícióból:
   M_n = P / ω = 7500 W / 150,8 rad/s = 49,7 Nm

3) Ugyanez a gyakorlati képlettel:
   M_n = 9550 · P[kW] / n[1/min] = 9550 · 7,5 / 1440 = 49,7 Nm      ✔ egyezik

4) Fordított feladat: mekkora teljesítmény kell 120 Nm-hez 1440 1/min-en?
   P = M · n / 9550 = 120 · 1440 / 9550 = 18,1 kW

21.5 A nyomatéki jelleggörbe: indítónyomaték, billenőnyomaték, névleges munkapont

A görbe alakja

Ha a motort a hálózatra kapcsoljuk, és lassan növeljük a terhelést álló állapottól a szinkron
fordulatszámig, jellegzetes görbét kapunk. Az álló motor (s = 1) ad egy indítónyomatékot,
amely a fordulatszám növekedésével eleinte nő, elér egy maximumot, majd a szinkron fordulatszám
felé rohamosan nullára csökken.

A jelleggörbe négy nevezetes pontja:

A billenőnyomaték nagysága. A forrásunk szerint M_b = (1,6 … 2,5) · M_n. ⚠ Ez az érték a
jegyzet forrásbázisában egyetlen forrásból származik, ezért tájékoztató nagyságrendként kezeljük;
a konkrét motor M_b/M_n viszonyszáma a gyártói adatlapon szerepel.

A stabil és az instabil ág – ezért nem lehet túlterhelni

A jelleggörbe a billenőponttól jobbra (a nagyobb fordulatszámok felé) stabil, tőle
balra instabil. Miért?

• Stabil ág (a névleges munkapont ezen van). Ha a terhelés megnő, a motor kissé lelassul; a
  lassulás miatt nő a szlip, a nagyobb szlip miatt nő a nyomaték – a motor „utánaenged”, és
  új egyensúlyi pontot talál. A rendszer önmagát szabályozza.
• Instabil ág (a billenőponttól balra). Itt a lassulás csökkenti a nyomatékot. Ha a motor
  ide kerül, minden lelassulás tovább csökkenti a nyomatékát, ami még nagyobb lassulást okoz: a
  folyamat visszafordíthatatlanul a megálláshoz vezet. Ez a billenés.

A nyomaték a feszültség négyzetével arányos

A fejezet – sőt az egész motoros anyag – legfontosabb arányossága:

M ~ U²          (a kapocsfeszültség négyzetével)

Ez a rövid összefüggés több gyakorlati jelenséget magyaráz meg egyszerre:

• Feszültségeséskor a motor nyomatéka drasztikusan visszaesik (10 % feszültségesés kb. 19 %
  nyomatékveszteséget okoz).
• Csillagkapcsolásban a tekercsre a vonali feszültség 1/√3-ad része jut, ezért a nyomaték a
  deltakapcsolásbeli érték harmadára csökken – ez a csillag-delta indítás elve (21.7).
• Hosszú, vékony betápvezeték vagy gyenge hálózat esetén a motor nem indul el, mert az
  indítási áram által okozott feszültségesés annyira csökkenti a nyomatékot, hogy az már nem
  győzi le a terhelést.

21.6. mintapélda – billenés túlterheléskor és feszültségeséskor

Adott:  M_n = 49,7 Nm (a 21.5 mintapéldából),  M_b = 2,2 · M_n (adatlapi érték)

1) A billenőnyomaték névleges feszültségen:
   M_b = 2,2 · 49,7 = 109,3 Nm

   -> a motor 109 Nm-ig "bírja"; efölött kibillen és leáll.

2) Mi történik, ha a hálózati feszültség 400 V helyett 340 V (−15 %)?
   A feszültségarány:        U/U_n = 340 / 400 = 0,85
   A nyomaték arányszáma:    (0,85)² = 0,7225

   M_b' = 0,7225 · 109,3 = 79,0 Nm

3) Ha a hajtott gép terhelőnyomatéka 90 Nm:
   - 400 V-on:  90 Nm < 109,3 Nm  ->  a motor viszi, üzemszerűen működik
   - 340 V-on:  90 Nm > 79,0 Nm   ->  a motor KIBILLEN és leáll

Tanulság: a feszültség 15 %-os csökkenése a terhelhetőséget több mint
27 %-kal csökkenti. A nyomaték a feszültség NÉGYZETÉVEL arányos.

A csúszógyűrűs gép különlegessége

A forgórészkör ellenállásának növelése (a csúszógyűrűs motor indítóellenállása) nem változtatja
meg a billenőnyomaték nagyságát – csak azt a szlipet tolja el, amelynél a maximum fellép. Nagy
forgórészköri ellenállással a billenőnyomaték egészen s = 1-ig, vagyis az álló tengelyre
hozható: így a gép nagy nyomatékkal és mérsékelt árammal indítható. Ezért használnak
csúszógyűrűs motort ott, ahol terhelten kell indítani.

21.6 Az indítási áram problémája

Mekkora az indítási áram?

Ahogy a 21.4-ben láttuk, az álló motor forgórésze rövidre zárt transzformátorszekunderként
viselkedik, ezért az indítás pillanatában a gép a névlegesnél lényegesen nagyobb áramot vesz fel.
A pontos érték a motor kivitelétől függ; a jegyzet forrásbázisában négy forrás ad rá adatot:

A jegyzet állásfoglalása: a közvetlen (direkt) indítás árama jellemzően a névleges áram
4–8-szorosa, szélső esetben 3–10-szerese; a leggyakrabban idézett tipikus érték 6–7·I_n.
A tág tartomány oka a forgórész kialakítása (a kalicka alakja, a mélyhornyú és a kétkalickás
kivitel) és a terhelés jellege. ⚠ Az adott motorra érvényes pontos értéket – az I_i/I_n
viszonyszámot – a gyártói adatlap tartalmazza.

21.7. mintapélda – az indítóáram és a hálózati hatása

Adott:  P_n = 7,5 kW, U = 400 V, cos φ = 0,84, η = 0,88

1) A névleges áram (a 12.4 alfejezetben levezetett képlet; alkalmazása: 21.8):
   I_n = P_n / (√3 · U · cos φ · η)
       = 7500 / (1,732 · 400 · 0,84 · 0,88)
       = 7500 / 512,2 = 14,6 A

2) Az indítóáram tipikus értéke (6,5-szörös szorzóval):
   I_i = 6,5 · 14,6 = 94,9 A ≈ 95 A

   A teljes tartomány:  4 · 14,6 = 58,4 A   ...   8 · 14,6 = 116,8 A

3) A hálózati hatás – egyszerűsített becslés.
   Legyen a betápvezeték eredő ellenállása fázisonként R = 0,15 ohm
   (kb. 32 m hosszú 4 mm² rézkábel nagyságrendje:
    R = ρ · l / A = 0,0185 · 32 / 4 = 0,148 ohm ≈ 0,15 ohm;
    ρ_Cu = 0,0185 ohm·mm²/m, lásd 16. fejezet).

   Vonali feszültségesés (ohmos közelítés):
   ΔU = √3 · I_i · R = 1,732 · 95 · 0,15 = 24,7 V

   A motor kapcsain:   U' = 400 − 24,7 = 375,3 V     (−6,2 %)

4) Mit jelent ez a NYOMATÉKRA? (M ~ U²)
   (375,3 / 400)² = (0,938)² = 0,880

   -> az indítónyomaték 12 %-kal kisebb lesz a vártnál.

5) És a hálózat többi fogyasztójára?
   A 6,2 %-os feszültségletörés az indítás néhány másodpercében
   minden más fogyasztónál is jelentkezik: villogó világítás,
   újrainduló elektronika, kieső mágneskapcsolók.

⚠ A 3. pont ohmos közelítés: az indítás alatt a motor cos φ-je alacsony,
   ezért a valóságos feszültségesésben a vezeték REAKTANCIÁJA is szerepet
   játszik. A pontos számítás a 16. fejezet módszerével végezhető el.

Miért probléma ez a hálózatnak?

Három, egymástól független ok miatt:

1. Feszültségletörés. A nagy indítóáram a betápvezetéken és a transzformátoron feszültségesést
   okoz. Ez zavarja a többi fogyasztót, és – a M ~ U² miatt – magát az induló motort is
   gyengíti.
2. A védelmi készülékek igénybevétele. A biztosítónak és a megszakítónak el kell viselnie a
   másodpercekig tartó, sokszoros áramot anélkül, hogy kioldana; ezért kell motoros
   áramkörhöz megfelelő karakterisztikájú készüléket (pl. aM jellegű olvadóbiztosítót, motorvédő
   kapcsolót) választani (17. és 24. fejezet).
3. Mechanikai rántás. A hirtelen fellépő nyomaték megrántja a hajtásláncot: a szíj megcsúszik,
   a tengelykapcsoló, a hajtómű és a hajtott gép kopik; szivattyúnál nyomáslökés (vízütés)
   keletkezik.

Az indítási módok – felvezetés

Az indítási áram mérséklésének négy klasszikus útja van. A jegyzet ezeket a 24. fejezetben
tárgyalja részletesen, kapcsolási rajzokkal és készülékválasztással együtt; itt csak az elveket és
a nagyságrendeket rögzítjük, mert enélkül a következő alfejezet (a csillag-delta indítás) nem
volna érthető.

(Az adatok gyártói műszaki kiadványból és szakfolyóiratból származnak.)

21.7 Csillag-delta indítás: miért csökken az áram ÉS a nyomaték is a harmadára?

Az alapötlet

Az előző alfejezetben láttuk: az indítóáram a probléma. A csillag-delta indítás ötlete egyszerű:
indításkor a motor tekercseit csillagba kapcsoljuk, így a tekercsekre a vonali feszültségnek
csak 1/√3-ad része jut; amikor a motor felpörgött, átkapcsoljuk deltára, és a tekercsek
megkapják a teljes feszültséget.

Ennek van egy kemény feltétele, amelyet érdemes már most rögzíteni: a motornak deltában kell
a hálózati feszültségre méretezettnek lennie. 400 V-os hálózaton tehát 400/690 V (Δ/Y)
adattáblájú, hat kivezetéses motor kell. Miért éppen ez, arról szól a 21.8 alfejezet.

A levezetés – lépésről lépésre

Jelöljük U_v-vel a hálózati vonali feszültséget (400 V), Z-vel egy motortekercs (fázistekercs)
impedanciáját. A 12. fejezet csillag- és delta-összefüggéseit használjuk.

LEVEZETÉS – a csillag-delta indítás áram- és nyomatékaránya

DELTA kapcsolásban (üzemi állapot):
   a tekercsre a teljes vonali feszültség jut:   U_tek,Δ = U_v = 400 V
   a tekercsáram:                                I_tek,Δ = U_v / Z
   deltában a vonali áram √3-szorosa a fázisáramnak:
                                                 I_v,Δ = √3 · I_tek,Δ = √3 · U_v / Z

CSILLAG kapcsolásban (indítási állapot):
   a tekercsre a vonali feszültség 1/√3-ada jut: U_tek,Y = U_v / √3 = 400 / 1,732 = 231 V
   a tekercsáram ezért 1/√3-ára csökken:         I_tek,Y = U_v / (√3 · Z)
   csillagban a vonali áram EGYENLŐ a fázisárammal:
                                                 I_v,Y = I_tek,Y = U_v / (√3 · Z)

AZ ÁRAMARÁNY:
   I_v,Y / I_v,Δ = [U_v / (√3·Z)] / [√3·U_v / Z] = 1 / 3

   -> a HÁLÓZATBÓL FELVETT indítóáram a harmadára csökken.

A NYOMATÉKARÁNY:
   a nyomaték a TEKERCSFESZÜLTSÉG négyzetével arányos:  M ~ U_tek²
   U_tek,Y / U_tek,Δ = 1 / √3
   M_Y / M_Δ = (1/√3)² = 1 / 3

   -> az indítónyomaték szintén a harmadára csökken.

VÉGEREDMÉNY:  I_Y = I_Δ / 3   ÉS   M_Y = M_Δ / 3

21.8. mintapélda – csillag-delta indítás áram- és nyomatékviszonyai

Adott:  P_n = 7,5 kW,  I_n = 14,6 A,  M_n = 49,7 Nm,  400/690 V Δ/Y motor
        a hálózat 3×400 V,  a direkt indítóáram 6,5 · I_n,
        a direkt indítónyomaték 1,0 · M_n (az adatlapi 0,5–1,5 tartományból)

1) KÖZVETLEN (delta) indítás:
   I_i,Δ = 6,5 · 14,6 = 94,9 A
   M_i,Δ = 1,0 · 49,7 = 49,7 Nm

2) CSILLAG fokozat – a tekercsfeszültség:
   U_tek,Y = 400 / √3 = 400 / 1,732 = 231 V

3) A hálózatból felvett indítóáram csillagban:
   I_i,Y = I_i,Δ / 3 = 94,9 / 3 = 31,6 A
   ellenőrzés a névlegeshez képest: 31,6 / 14,6 = 2,16 · I_n
   -> benne van a szakirodalmi 1,5–2,6 · I_n tartományban  ✔

4) Az indítónyomaték csillagban:
   M_i,Y = M_i,Δ / 3 = 49,7 / 3 = 16,6 Nm
   ez a névleges nyomaték 33 %-a.

5) DÖNTÉS: elindul-e a motor?
   - ha a hajtott gép indulási nyomatékigénye 10 Nm -> 16,6 > 10  ✔ elindul
   - ha az indulási nyomatékigény 25 Nm            -> 16,6 < 25   ✘ NEM indul el,
     a motor "beragad" a csillag fokozatban, nagy árammal áll -> a hőkioldó kiold

Tanulság: a csillag-delta indítás csak ÜRESEN vagy KIS TERHELÉSSEL induló
gépekhez való (ventilátor, szivattyú, üresen felfuttatható szerszámgép).

Amit itt csak jelzünk – a kapcsolástechnika

A megvalósításhoz három mágneskapcsoló (hálózati, csillag és delta) és egy csillag-delta időrelé
kell, a csillag- és a delta-kontaktor között kötelező villamos (és lehetőleg mechanikus)
reteszeléssel, mert az egyidejű behúzásuk zárlatot okoz. Az átkapcsoláskor rövid, de nem nulla
holtidőt kell tartani, mert a lekapcsolt motor remanens feszültsége a visszakapcsoláskor
fázisban eltérhet a hálózatétól, és ez nagy tranziens áramot okoz. Mindezt – a kapcsolási
rajzokkal, az időrelé beállításával és a hőkioldó helyével együtt – a 24. fejezet tárgyalja.

21.8 Az adattábla olvasása és a kapocsdoboz: Δ vagy Y?

Az adattábla adatai

Az adattábla a motor „személyi igazolványa”: a rajta szereplő adatokból a kábel, a védelem, a
kapcsolás és az üzemeltetés minden lényeges kérdése eldönthető. A jegyzet forrásbázisa szerint a
következő adatok szerepelnek rajta:

A kapocsdoboz és a hidak

A kapocsdobozban a hat tekercskivezetés két sorban, egymáshoz képest elforgatva helyezkedik
el – éppen úgy, hogy a mellékelt három híd (lamella) egyszerű átrakásával csillag- vagy
deltakapcsolás állítható elő:

• Csillagkapcsolás (Y): a három híd az U2–V2–W2 kivezetéseket köti össze egy pontban (ez
  lesz a csillagpont), a hálózat az U1, V1, W1 kapcsokra jön.
• Deltakapcsolás (Δ): a három híd az U1–W2, V1–U2 és W1–V2 párokat köti össze, a
  hálózat itt is az U1, V1, W1 kapcsokra jön.

⭐ A 400/690 V jelölés: melyik szám melyik kapcsolás?

Ez a fejezet legfontosabb gyakorlati – és életvédelmi, illetve vagyonvédelmi – kérdése.

400 / 690 V   Δ / Y
 ↑     ↑
 |     └── a MAGASABB érték a CSILLAG (Y) kapcsoláshoz tartozik
 └──────── az ALACSONYABB érték a DELTA (Δ) kapcsoláshoz tartozik

Ebből a magyar 3×400 V-os hálózatra a következő két eset adódik:

21.9. mintapélda – egy teljes adattábla kiolvasása és értelmezése

AZ ADATTÁBLA (háromfázisú kalickás aszinkron motor):

  3 ~ Motor                     IEC 60034-1
  Típus: ... 132 M              IM B3          IP 55        Ins.cl. F
  Nr. .......                   Made in EU
  ---------------------------------------------------------------------
   V        Hz     kW     1/min    A      cos φ    S      IE
  400 Δ     50     7,5    1440    14,6     0,84    S1    IE3
  690 Y     50     7,5    1440     8,4     0,84    S1    IE3
  ---------------------------------------------------------------------
  40 °C amb.        η = 88,0 %          m = 62 kg

MIT OLVASUNK KI BELŐLE?

1) FESZÜLTSÉG ÉS KAPCSOLÁS:  400/690 V Δ/Y
   -> 3×400 V hálózaton DELTÁBA kell kötni (400 = első szám = delta).
   -> A kapocsdobozban a hidak: U1-W2, V1-U2, W1-V2.
   -> Csillag-delta indításra ALKALMAS.

2) PÓLUSSZÁM ÉS SZLIP:  n_n = 1440 1/min
   n_s = a legközelebbi szinkron fordulatszám = 1500 1/min
   -> 60 · 50 / p = 1500  ->  p = 2  ->  NÉGYPÓLUSÚ motor
   s_n = (1500 − 1440) / 1500 = 0,04 = 4 %   (a 3–8 %-os sávban ✔)

3) NÉVLEGES NYOMATÉK:
   M_n = 9550 · 7,5 / 1440 = 49,7 Nm

4) A NÉVLEGES ÁRAM ELLENŐRZÉSE SZÁMÍTÁSSAL:
   I_n = P_n / (√3 · U · cos φ · η)
       = 7500 / (1,732 · 400 · 0,84 · 0,88) = 14,6 A     ✔ egyezik a táblával

   A 690 V-os (csillag) sor árama: 14,6 · 400/690 = 8,5 A ≈ 8,4 A   ✔
   (ugyanaz a teljesítmény nagyobb feszültségen kisebb árammal)

5) FELVETT TELJESÍTMÉNY ÉS VESZTESÉG:
   P_1 = 7500 / 0,88 = 8523 W;   P_veszt = 1023 W

6) INDÍTÓÁRAM VÁRHATÓ NAGYSÁGRENDJE:
   I_i = (4 ... 8) · 14,6 = 58 ... 117 A      (tipikusan kb. 95 A)

7) A TÖBBI ADAT JELENTÉSE:
   IP 55     -> porvédett és vízsugár ellen védett (21.9)
   Ins.cl. F -> F hőállósági osztály, 155 °C-os szigetelőrendszer (21.9)
   S1        -> tartós üzem: a névleges 7,5 kW folyamatos járatásra érvényes
   IE3       -> prémium hatásfokú osztály (21.11)
   40 °C amb.-> a névleges adatok 40 °C környezeti hőmérsékletig érvényesek
   IM B3     -> talpas építési forma
   IEC 60034-1 -> a forgó villamos gépek alapszabványa

8) MIRE HASZNÁLJUK MINDEZT A GYAKORLATBAN?
   - kábelméretezés:      I_n = 14,6 A alapján (16. fejezet)
   - hőkioldó beállítás:  a TÉNYLEGES kapcsoláshoz tartozó áram (24. fejezet)
   - kontaktorválasztás:  AC-3 kategória, 7,5 kW / 400 V (24. fejezet)
   - fázisjavítás:        cos φ = 0,84 -> Q ≈ 5,5 kvar (11. fejezet)

21.9 Üzemi jellemzők: hőállósági osztály, védettség, üzemi módok, terhelhetőség

Hőállósági (szigetelési) osztályok

A motor élettartamát elsősorban a tekercsszigetelés hőterhelése szabja meg. A szigetelőanyagokat
az MSZ EN 60085 (IEC 60085) szabvány szerint hőállósági osztályokba sorolják; az osztály a
szigetelőrendszer hőállósági határát adja meg Celsius-fokban.

(A 250 fölötti osztályok jelölése 25-ös lépésekben növekszik. A betűjel zárójelben
is feltüntethető, például „180-as osztály (H)”. Az értékek az IEC 60085:2007
nyilvános előnézetének (sample) osztálytáblázatából származnak; az F7 jegyzék
ezt „részlegesen igazolt” állapotúnak jelöli.)

A gyakorlat. A mai szabványos aszinkron motorok F osztályú szigeteléssel készülnek, de
jellemzően B osztályú kihasználással üzemeltetik őket – vagyis csak a B osztálynak megfelelő
hőterhelésig terhelik –, így termikus tartalék marad a gépben.
⚠ Ezt a kihasználási gyakorlatot a jegyzet forrásbázisa nem idézi szó szerint:
gyártói-üzemeltetési tapasztalatként közöljük (ugyanígy az 5. és a 22. fejezetben);
a megengedett melegedés számszerű határát az MSZ EN 60034-1, illetve a gyártó
műszaki kézikönyve adja meg. Egy gyártói ismertető
megfogalmazásában: „F osztály: alapkivitel; H osztály: igény esetén rendelhető”.

Védettség: az IP-kód

A védettség (angolul: degree of protection) azt adja meg, mennyire védett a gép a szilárd
idegen testek, illetve a víz behatolása ellen. A jelölés az MSZ EN 60529 szerinti IP-kód.

IP   5   5   C   H
│    │   │   │   └── pótbetű (H, M, S, W) – kiegészítő információ
│    │   │   └────── kiegészítő betű (A, B, C, D) – személyek védelme
│    │   └────────── 2. számjegy: VÍZ elleni védelem (0…8, ill. 9/9K)
│    └────────────── 1. számjegy: SZILÁRD idegen testek / érintés elleni védelem (0…6)
└─────────────────── a kód jele

Az X azt jelenti, hogy az adott számjegyet nem vizsgálták vagy nem adják meg (pl. IPX4).

Motoroknál: „a motorok alapkivitelben IP 55-ös (fékes motorok IP 54-es) védettséggel
készülnek”.

Üzemi módok (duty types)

A MSZ EN 60034-1 szerint a motorok terheléseit időbeli lefolyásuk szerint 10 csoportba
sorolják, S1-től S10-ig. Az adattáblán szereplő teljesítmény mindig az ott megadott üzemi
módra érvényes.

⚠ Az S4–S10 üzemi módokat a jegyzet nem definiálja. A forrásbázis csak az S1–S3-at írja le
kellő részletességgel; annyi rögzíthető, hogy az S4 a szakaszos üzem indítással, az S5 a
szakaszos üzem indítással és villamos fékezéssel, az S6–S10 pedig további periodikus és nem
periodikus üzemek – de e módok pontos definícióit két forrásból nem sikerült igazolni, ezért
tényként nem közöljük. Az adattáblán szereplő S4–S10 jelölés esetén a gyártói adatlaphoz vagy a
szabványhoz kell fordulni.

Miért fontos ez a gyakorlatban? Ugyanaz a motor rövid idejű vagy szakaszos üzemben nagyobb
teljesítménnyel terhelhető, mint tartós üzemben, hiszen nem éri el a végleges melegedését. A
forrásunk teljesítménytényezői ezt számszerűsítik: S1 esetén f_s = 1,0; S2-10 min esetén
f_s = 1,4; S3-25 % ED esetén f_s = 1,3.

Terhelhetőség és a teljesítménytényező a terhelés függvényében

Két gyakorlati tapasztalat, amely a fenti összefüggésekből következik:

• A hatásfok részterhelésen romlik, mert a terheléstől független veszteségek (vasveszteség,
  súrlódás, ventiláció) aránya megnő a hasznos teljesítményhez képest.
• A cos φ ugyancsak romlik részterhelésen, mert a mágnesező (meddő) áram gyakorlatilag
  változatlan marad, miközben a hasznos (hatásos) áramösszetevő csökken.

Ebből következik a méretezés aranyszabálya: a túlméretezett motor nemcsak drágább, hanem
rosszabb hatásfokkal és rosszabb teljesítménytényezővel is dolgozik. ⚠ A romlás számszerű
mértékét a jegyzet forrásbázisa nem tartalmazza, ezért itt csak a tendenciát rögzítjük, amely a
veszteségek 21.4-ben tárgyalt jellegéből következik.

21.10 Egyfázisú aszinkron motorok – segédfázis és kondenzátor

⚠ Forráshelyzet – olvasd el, mielőtt tovább mennél. A jegyzet jelenlegi forrásbázisa az
egyfázisú aszinkron motort nem dolgozza fel. Ezért ez az alfejezet szándékosan rövid, és
csak azt tartalmazza, ami a fejezet már igazolt állításaiból logikailag levezethető;
számadatokat, kondenzátorméretezést, kapcsolási részleteket a jegyzet nem közöl. A témakör
teljes kidolgozása a következő kutatási körre és kiadásra marad.

Ami a fejezet eddigi anyagából következik. A 21.1 alfejezetben beláttuk, hogy a forgó mágneses
tér létrejöttéhez két eltolásra van szükség egyszerre: a tekercsek térbeli és az áramok
időbeli eltolására. Egyetlen tekercsre kapcsolt egyfázisú váltakozó feszültség ezt a feltételt
nem teljesíti: az általa keltett tér nem forog, hanem lüktet (váltakozó irányú). Egy ilyen
lüktető térben az álló forgórészben ugyan indukálódik feszültség, de a keletkező erők eredője
nem indítja el a gépet.

Ebből következik az egyfázisú kivitel alapgondolata: a főtekercs mellé egy segédtekercset
(segédfázist) kell építeni, térben elforgatva, és az áramát időben is el kell tolni a főtekercs
áramához képest. Az időbeli eltolást a gyakorlatban a segédfázissal sorba kötött kondenzátor
adja (a kondenzátoron átfolyó áram siet a feszültséghez képest – 10. fejezet). A két, térben és
időben eltolt tekercsáram már közelítőleg forgó teret hoz létre, tehát a motor elindul.

A gyakorlatban használt kivitelek (indítókondenzátoros, üzemi kondenzátoros, kettős kondenzátoros
megoldás, illetve a segédfázist kikapcsoló centrifugális kapcsoló vagy indítórelé) elvi felépítése
és méretezése ⚠ a jegyzet forrásbázisából nem igazolt, ezért a részleteket a következő kiadás
tartalmazza majd. ⚠ Az sem dönthető el a jelenlegi forrásokból, hogy az európai
hatásfokosztály-előírások (21.11) pontosan hogyan vonatkoznak az egyfázisú
motorokra: erre a jegyzet forrásbázisában egyetlen másodlagos forrás van –
ugyanaz, amelynek adatait a 21.11 alfejezet éppen ezért nem közli tényként –,
így a hatályos követelményt az EUR-Lexen kell ellenőrizni.

21.11 Energiahatékonysági (IE-) osztályok és az európai szabályozás

Az IE-osztályok

A villamos motorok hatásfok-osztályait az IEC 60034-30-1 szabvány definiálja
(hatályos magyar bevezetése az MSZ EN IEC 60034-30-1:2026):

Az IE1–IE4 osztályokat az IEC 60034-30-1:2014 határozza meg. A szabvány hatálya:
0,12 kW-tól 1000 kW-ig terjedő teljesítményű, 2, 4, 6 vagy 8 pólusú, 50 és 60 Hz-es,
közvetlenül hálózatra kapcsolható, 50 V feletti, de legfeljebb 1 kV feszültségű, egy
fordulatszámú motorok.
⚠ A fenti hatály-adatok a szabvány 2014-es kiadására vonatkoznak – a jegyzet
forrása egy erre épülő gyártói műszaki jegyzet. A hatályos magyar bevezetés az
MSZ EN IEC 60034-30-1:2026 (= IEC 60034-30-1:2025), ezért a hatály
határait a következő kiadásban a friss szabványszövegből kell ellenőrizni.

Az IE5 osztályt az IEC/TS 60034-30-2:2016 műszaki előírás
(technical specification) vezette be; magyar bevezetése az
MSZ CLC IEC/TS 60034-30-2:2022 – „Villamos forgógépek. 30-2. rész:
Változtatható fordulatszámú, váltakozó áramú motorok hatásfok szerinti
osztályai (IE-kód)”. ⚠ Ez tehát nem teljes rangú EN-szabvány, hanem a CENELEC
által átvett műszaki előírás, és a hatálya a változtatható fordulatszámú
(frekvenciaváltós) motorokra terjed ki.
Az IE5 szintet jellemzően szinkron reluktancia- és állandó mágneses motorok érik el.

Fontos, hogy az IE-osztály nem motortípus, hanem hatásfokszint: ugyanaz a 7,5 kW-os,
négypólusú kalickás aszinkron motor lehet IE2 és IE3 is – az utóbbi több és jobb minőségű aktív
anyagot (rezet, jobb lemezanyagot) tartalmaz, ezért drágább, nehezebb, de kevesebbet fogyaszt.

Az európai szabályozás

A villamos motorok és a fordulatszám-szabályozók környezettudatos tervezésére vonatkozó
követelményeket a Bizottság (EU) 2019/1781 rendelete (2019. október 1.) állapítja meg, a
2009/125/EK irányelv alapján; ez a rendelet a korábbi 640/2009/EK rendeletet hatályon kívül
helyezte. A rendeletet később az (EU) 2021/341 rendelet módosította.

21.12 Az aszinkron gép hibái, üzemzavarai és diagnosztikája

Fáziskimaradás – a leggyakoribb motorgyilkos

Tipikus hibák, tüneteik és okaik

⚠ Az alábbi táblázat forrásból igazolt elemeket (fáziskimaradás, túlterhelés, billenés, a
feszültségesés hatása, a hűtés szerepe) és üzemi tapasztalati elemeket (csapágyhiba, tekercszárlat
diagnosztikája) egyaránt tartalmaz. Az utóbbiakat a jegyzet forrásbázisa nem igazolja, ezért
azok ellenőrzésre szorulnak; a táblázat tájékozódásra és a hibakeresés logikájának megtanulására
való, nem szabványos hibakatalógus.

Vizsgacsapdák – tíz állítás, amelyekre figyelj

1. „Az aszinkron motor elérheti a szinkron fordulatszámot.” – Motorüzemben nem: szlip
   nélkül nincs indukció, tehát nincs nyomaték. (Kívülről hajtva, generátorüzemben a szinkron fölé
   kerülhet, ekkor s < 0.)
2. A póluspárszám és a pólusszám összekeverése. Az n_s = 60·f/p képletben p a
   póluspárok száma: négypólusú motorra p = 2, tehát n_s = 1500 1/min – nem 750.
3. „A csillag-delta indításnál a nyomaték a kilencedére csökken.” – Nem, a harmadára:
   M ~ U_tek² és U_tek,Y = U_tek,Δ/√3, tehát (1/√3)² = 1/3.
4. Az adattábla feszültségpárjának felcserélése. A 400/690 V Δ/Y motort 400 V-on
   deltába, a 230/400 V Δ/Y motort csillagba kell kötni. Csak az előbbi indítható Y/Δ
   módszerrel.
5. „Az adattáblán szereplő kW a felvett teljesítmény.” – Nem, a leadott tengelyteljesítmény.
6. „Az F osztály azt jelenti, hogy a motor 155 °C-on üzemel.” – A 155 °C a szigetelőrendszer
   hőállósági határa, nem az üzemi hőmérséklet.
7. „Az IP-kód második számjegye a porvédelem.” – Fordítva: az első a szilárd testek és a
   por, a második a víz.
8. „A vasveszteség a terheléssel nő.” – Nem: a vasveszteség gyakorlatilag állandó; a
   tekercsveszteség nő az áram négyzetével.
9. „A hőkioldó a zárlattól is véd.” – Nem; rövidzárlati védelemről külön kell gondoskodni
   (17. és 24. fejezet).
10. „A csillag-delta indítás minden motornál használható.” – Csak hat kivezetéses, a hálózati
    feszültségre deltában méretezett motornál, és csak kis terheléssel induló gépnél.

Ellenőrző kérdések

1. Milyen két eltolás egyidejű megléte szükséges a forgó mágneses tér létrejöttéhez? Mi valósítja
   meg mindkettőt egy háromfázisú aszinkron motorban, és miért állandó a forgó tér nagysága?
2. ⭐ Írja fel a szinkron fordulatszám képletét, nevezze meg minden tényezőjét, és számolja ki a
   négy leggyakoribb pólusszámra 50 Hz-en! Mi a leggyakoribb hiba ennél a számításnál?
3. Hogyan fordítható meg egy háromfázisú aszinkron motor forgásiránya, és miért éppen így?
4. Sorolja fel az aszinkron motor fő szerkezeti elemeit, és mondja meg mindegyikről, mi a feladata!
5. ⭐ Hasonlítsa össze a kalickás és a csúszógyűrűs forgórészt öt szempont szerint! Mikor melyiket
   választaná?
6. ⭐ Vezesse le, miért nem foroghat az aszinkron gép motorüzemben szinkron fordulatszámmal!
   Honnan kapta a nevét a gép?
7. Definiálja a szlipet! Mekkora a névleges szlip szokásos értéke, és mennyi a szlip az indítás
   pillanatában?
8. Mekkora a forgórészáram frekvenciája álló és névlegesen terhelt motorban? Milyen összefüggéssel
   számolható?
9. Miért nevezhető az aszinkron gép „forgó transzformátornak”, és milyen jelenségeket magyaráz meg
   ez az analógia? Sorolja fel a gép veszteségeit is: melyik függ a terheléstől, és melyik nem?
10. ⭐ Rajzolja fel a nyomaték–fordulatszám jelleggörbét, és jelölje be az indítónyomatékot, a
    billenőnyomatékot és a névleges munkapontot! Melyik szakasz stabil, és miért? Mi történik,
    ha a terhelőnyomaték meghaladja a billenőnyomatékot?
11. Milyen összefüggés van a nyomaték és a kapocsfeszültség között? Nevezzen meg három gyakorlati
    következményt!
12. ⭐ Mekkora a közvetlen indítás árama, és miért probléma a hálózatnak? Adjon három
    független okot!
13. ⭐⭐ Vezesse le, miért csökken csillag-delta indításnál az áram és a nyomaték is a harmadára!
    Miért hibás az „1/9” érték?
14. ⭐⭐ Mit jelent a 400/690 V Δ/Y jelölés az adattáblán? Hogyan kell bekötni ezt a motort
    3×400 V-os hálózaton, és mi történik, ha fordítva kötjük?
15. Sorolja fel az adattábla legalább nyolc adatát, és mondja meg mindegyikről, mire használjuk!
16. Mit jelent az „F hőállósági osztály” és az „IP55” jelölés? Melyik számjegy melyik behatolás
    ellen véd? Miért nem az üzemi hőmérsékletet adja meg a hőállósági osztály?
17. Mit jelentenek az S1, S2 és S3 üzemi módok, és miért nem mindegy, melyikre van méretezve a
    motor? Mit jelöl az IE-osztály, és miért éri meg a magasabb osztály tartósan járó hajtásnál?
18. ⭐ Mi történik fáziskimaradáskor a forgó, illetve az álló motorral? Miért nem véd ez ellen az
    olvadóbiztosító?

Tudáspróba

1. Mekkora a forgó mágneses tér fordulatszáma egy hatpólusú motorban, 50 Hz-en?
a) 3000 1/min b) 1500 1/min c) 1000 1/min d) 500 1/min

2. ⭐ Egy négypólusú motor névleges fordulatszáma 1455 1/min, f = 50 Hz. Mekkora a névleges
szlip?
a) 3,0 % b) 1,5 % c) 4,5 % d) 6,0 %

3. Miért nem foroghat az aszinkron motor szinkron fordulatszámmal motorüzemben?
a) Mert a csapágysúrlódás megakadályozza.
b) Mert a frekvencia nem elég nagy.
c) Mert a forgórész tehetetlensége korlátozza.
d) Mert szlip nélkül nincs indukció, tehát nincs nyomaték.

4. Mekkora a forgórészáram frekvenciája az indítás pillanatában, 50 Hz-es hálózaton?
a) 0 Hz b) 2 Hz c) 25 Hz d) 50 Hz

5. ⭐ Egy 5,5 kW-os motor névleges fordulatszáma 1440 1/min. Mekkora a névleges nyomatéka?
a) 26,5 Nm b) 49,7 Nm c) 36,5 Nm d) 78,4 Nm

6. ⭐ Mekkora a névleges árama egy 4 kW-os, 400 V-os, cos φ = 0,82, η = 0,86 hatásfokú
háromfázisú motornak?
a) 5,2 A b) 6,4 A c) 8,2 A d) 12,6 A

7. ⭐⭐ Csillag-delta indításnál a közvetlen (delta) indítás értékeihez képest:
a) az áram a harmadára, a nyomaték a kilencedére csökken
b) az áram és a nyomaték is a harmadára csökken
c) az áram a kilencedére, a nyomaték a harmadára csökken
d) az áram a harmadára csökken, a nyomaték nem változik

8. ⭐⭐ Egy 400/690 V Δ/Y adattáblájú motort 3×400 V-os hálózatra kell kötni. Hogyan?
a) deltába b) csillagba c) mindegy, mindkettő jó d) csak frekvenciaváltóval

9. Mit jelent az IP54 jelölés második számjegye?
a) porbiztos védettséget b) fröccsenő víz elleni védettséget
c) érintés elleni védettséget d) a szigetelési osztályt

10. Mi történik, ha a terhelőnyomaték meghaladja a billenőnyomatékot?
a) A motor gyorsabban forog.
b) A motor lelassul, leáll, és a felvett árama az indítási áram nagyságrendjére ugrik.
c) A motor fordulatszáma változatlan marad, csak az árama nő.
d) A motor generátorüzembe megy át.

Források

A fejezet forrásjegyzékéhez tartozó megjegyzések – ellenőrzésre váró és feltételes tartalmak: