1 

14. AUTOMATYCZNY ROZRUCH GWIAZDA TRÓJKĄT SILNIKA 

INDUKCYJNEGO 

Wiadomości wstępne 

Bezpośrednie włączenie do sieci silnika klatkowego powoduje chwilowy początkowy przepływ prądu 

wynoszący od 3 do 7 krotnej wartości prądu znamionowego silnika. Tak duży prąd rozruchowy 
ma niekorzystny wpływ nie tylko na sam silnik, ale również na pracę innych odbiorników dołączonych do 
sieci i samą sieć zasilającą. Zastosowanie przełączania uzwojeń silnika z gwiazdy w trójkąt umożliwia 
znaczne, bo trzykrotne zmniejszenie jego prądu rozruchowego. Wynika stąd,  że stosowane przy takim 
rozruchu silniki klatkowe powinny mieć w czasie pracy uzwojenia połączone w trójkąt. Przełączając 
uzwojenia takiego silnika w gwiazdę można dołączyć go do sieci o napięciu  3  razy większym od napięcia 
roboczego odpowiadającego połączeniu w trójkąt. Aby taki rozruch mógł być zastosowany potrzebny jest 
silnik, którego napięcie znamionowe wynosi 380V w układzie połączeń w trójkąt. Silniki przystosowane do 
takiego rozruchu mają podane na tabliczce napięcie znamionowe 

/

∆

−660/380V; na silnikach nowszych 

konstrukcji pisze się tylko 

∆

−380V. Drugim warunkiem stosowania tego typu rozruchu jest wyprowadzenie 

sześciu końcówek faz silnika, tj. początków i końców każdej z faz. Ponadto w czasie rozruchu moment 
oporowy maszyny roboczej nie powinien przekraczać 30-35% momentu znamionowego silnika. Ponieważ 
prąd i moment silnika maleje przy obniżonym napięciu zgodnie z równaniami: 

2

r

r

r

U

U

M

U

U

I

I

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ ′

=

′

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ ′

=

′

 

gdzie: 

r

r

M

i

I

′

′

- prąd i moment silnika przy obniżonym napięciu U ′  

to dla połączenia w gwiazdę i trójkąt można przedstawić zależności w tabeli 14.1. Z powyższych zależności 
wynika, że prąd pobierany z sieci zasilającej przy tym sposobie rozruchu maleje trzykrotnie; maleje również 
trzykrotnie moment rozruchowy - co jest wadą tego sposobu rozruchu. 

 

Tabela 14.1. 

 

Skojarzenie uzwojeń 

w gwiazdę 

Skojarzenie uzwojeń 

w trójkąt 

Napięcie 
fazowe 

p

f

U

3

1

U

=

 

 

p

f

U

U

=

 

Moment 

 

M

=

1

/

3

M

∆

 

Prąd fazowy 

 

I

f

 = I

p

    I

f

 =

3

1

 I

f

∆

    I

f

 =

3

1

 I

p

 

Prąd 
przewodowy 

 

I

p

=

1

/

3

I

p

∆

 

 

Przebieg prądu płynącego przez silnik indukcyjny oraz momentu obrotowego silnika w funkcji prędkości 

obrotowej podczas rozruchu przedstawiono na rysunku 14.1. 

gdzie: 

k

n

 - prędkość występująca przy momencie krytycznym 

(

)

N

k

n

9

,

0

8

,

0

n

−

=

 

N

n

 - znamionowa prędkość obrotowa 

0

n

 -prędkość obrotowa biegu jałowego 

s

n

 - prędkość synchroniczna 

2 

M

r

M

k

I,M

M

M

n

n

n

s

n

n

n

k

0

M

I

Mom ent

 oporow

y

A

I

 

Rys. 14.1. Charakterystyki momentów napędowego i oporowego oraz prądów przy rozruchu gwiazda – trójkąt 

Grubą linią zaznaczony jest przebieg prądu podczas przełączania.

 

Zaznaczony moment przełączenia 

przedstawia minimalny czas, dla którego nastąpi ograniczenie prądu rozruchowego. W praktyce przełączenie 
odbywa się po ustaleniu prędkości obrotowej dla połączenia w gwiazdę, tzn. przy zrównaniu momentu 
napędowego i oporowego (pt. A charakterystyki, rys. 14.1). 

Spośród wielu różnych sposobów rozruchu silnika klatkowego za pomącą przełączania uzwojeń 

z gwiazdy w trójkąt, dwa są najczęściej stosowane. Jeden – to rozruch w funkcji czasu, drugi – w funkcji 
prądu. Można dokonywać również rozruchu w funkcji prędkości obrotowej. Rozruch w funkcji czasu polega 
na tym, że przełączenie uzwojeń z połączenia w gwiazdę w trójkąt dokonywane jest za pomocą przekaźnika 
czasowego, po określonym czasie od chwili załączenia silnika do sieci - rozruch w funkcji prądu polega na 
przełączeniu za pomocą przekaźnika prądowego, gdy prąd rozruchu zmniejszy się poniżej określonej 
wartości. Każdy z tych dwu sposobów ma wady i zalety. Przy rozruchu w funkcji prądu silnik jest 
dostatecznie zabezpieczony przed nadmiernym wzrostem prądu, lecz może wystąpić niekorzystne zjawisko, 
tzw. „utknięcia” silnika (np. przy niespodziewanym obciążeniu silnika przed rozruchem znacznym 
momentem oporowym) w układzie skojarzenia uzwojeń w gwiazdę. Przy stosowaniu rozruchu w funkcji 
czasu wymagane jest dokładne dobranie zabezpieczeń silnika, oraz sieci zasilającej przed ewentualnymi 
przeciążeniami. 

Tabela 14.1. 

Symbole graficzne wybranych aparatów elektrycznych

 

Zestyk pomocniczy rozwierny stycznika,
przekaźnika

Bezpiecznik

Cewka stycznika, przekaźnika

Zestyki główne stycznika

Zestyk pomocniczy zwierny stycznika,
przekaźnika

Zestyk rozwierny łącznika z napędem
ręcznym i samoczynnym powrotem 
Zestyk zwierny łącznika z napędem
ręcznym i samoczynnym powrotem 

Zestyk rozwierny zabezpieczenia
termicznego 

Zabezpieczenie termiczne silnika

Zacisk 

x

1

1

1

1

1

1

2

2

1

 

W tabeli 14.1. przedstawiono symbole graficzne przekaźników i łączników zastosowanych w układach 

rozruchu silników indukcyjnych. Na rysunkach 14.2 i 14.3 przedstawiono układ do rozruchu gwiazda-trójkąt 

3 

w funkcji czasu w którym wykorzystano moduł programowalny. Schemat został przedstawiony w typowym 
standardzie numeracji elementów i został rozdzielony na obwody mocy i sterowania. Poszczególne elementy 
danego aparatu elektrycznego posiadają takie samo oznaczenie. Przykładowo cewka, zestyki główne 
i zestyki pomocnicze jednego stycznika mają oznaczenie K1. Poszczególne elementy aparatu posiadają 
dodatkowo skojarzenie typu „master–slave”. Oznacza to w praktyce, że cewka posiada adres zestyków, 
a każdy z zestyków adres cewki. Taki rodzaj dokumentacji elektrycznej ułatwia zrozumienie logiki układu 
oraz wyszukiwanie jego poszczególnych elementów. 

Na schematach elektrycznych symbole odwzorowują położenia zestyków aparatów w stanie 

niewzbudzonym. Wzbudzenie (zadziałanie) aparatu powoduje zmianę położenia jego zestyków. 

1

2

3

4

5

A

B 

C

D

E

F

ILOŚĆ RYSUNKÓW 

W PROJEKCIE

NUMER
RYSUNKU

Rozruch silnika indukcyjnego

OBWODY MOCY

2

01

 

Rys. 14.2. Schemat obwodów mocy do rozruchu gwiazda – trójkąt silnika indukcyjnego 

ILOŚĆ RYSUNKÓW 
W PROJEKCIE

2

NUMER
RYSUNKU

02

Rozruch silnika indukcyjnego

OBWODY STEROWANIA

1

2

3

4

5

A

B 

C

D

E

F

 

Rys. 14.3. Schemat obwodów sterowania do rozruchu gwiazda – trójkąt silnika indukcyjnego 

4 

Opis działania układu sterowania rozruchem gwiazda – trójkąt silnika indukcyjnego 

Po wciśnięciu  łącznika S1 następuje zadziałanie przekaźników Q1 i Q3 modułu programowalnego, co 

powoduje podanie napięcia na cewki styczników K1 oraz K3. Rozwierają się zestyki rozwierne styczników 
K1 i K3 a następnie zwierają zestyki mocy tych styczników Powoduje to podanie napięcia do układu 
i skojarzenie  uzwojeń silnika w gwiazdę. Zestyk rozwierny stycznika K1 stanowi blokadę przed 
jednoczesnym załączeniem styczników K1 i K2 (uniemożliwia równoczesne załączenie prawego i lewego 
kierunku wirowania wirnika). Podobnie zestyki rozwierne styczników K3 i K4 zostały włączone w celu 
uniemożliwienia jednoczesnego skojarzenia uzwojeń stojana w gwiazdę i w trójkąt. 

B08

B03

x

x

x

x

x

I1

I1

Q1

Q2

Prawy

kierunek

wirowania

Skojarzenie

uzwojeń 

w gwiazdę

B01

B09

B11

T=4s

T=0,1s

T=6s

T=6s

B12

I2

I2

I3
I4

Załącz

lewy

kierunek

wirowania

Wyłącz

Zabezp.

Termiczne

B06

B10

B02

B07

B05

B04

Q1

Q2

Q3

Q4

Lewy

kierunek

wirowania

Skojarzenie

uzwojeń 

w trójkąt

Załącz

prawy

kierunek

wirowania

 

Rys. 14.4. Program do rozruchu gwiazda – trójkąt silnika indukcyjnego 

Po określonym czasie (dobranym odpowiednio do warunków rozruchu) następuje rozłączenie 

przekaźnika Q3 modułu, co w efekcie powoduje podanie napięcia na cewkę stycznika K3, rozwarcie jego 
zestyków mocy i zwarcie zestyku rozwiernego. Po zwłoce czasowej (ok. 0,1 s) następuje załączenie 
przekaźnika Q4 modułu, zadziałanie cewki przekaźnika K4, rozwarcie jego zestyku rozwiernego i zwarcie 
zestyków mocy. Układ zostaje przełączony do pracy w trójkącie. Zwłoka czasowa pomiędzy rozłączeniem 
gwiazdy a załączeniem trójkąta jest konieczna dla uniknięcia zwarć przy przełączaniu styczników. Podobnie 
zachowuje się układ po wciśnięciu przycisku S2 z tym, że zostaje załączony stycznik K2 (lewe obroty). 
Wciśnięcie przycisku S3 (lub zadziałanie przekaźnika termicznego) powoduje rozłączenie układu. Moduł 
programowalny zastępuje w tym układzie działanie przekaźnika czasowego, ale daje większe możliwości 
w układzie automatyki. Dla przykładu program przedstawiony na rys. 14.4. został tak skonfigurowany, aby 
zmiana kierunku obrotów była możliwa dopiero po wyłączeniu silnika. Niewielkie zmiany w programie, bez 
jakichkolwiek zmian w układzie elektrycznym umożliwiają zmianę kierunku wirowania silnika bez jego 
wyłączania (zachowany zostaje tryb rozruchu gwiazda – trójkąt). W oparciu o ten sam układ automatyki 
może być realizowane (po zmianie programu) hamowanie przeciwprądem silnika indukcyjnego. 

5 

Tabela 14.2. 

Opis bloków modułu logicznego

 

Reprezentacja 

graficzna symbolu

Nazwa

Tablica logiczna 

stanów

Reprezentacja 

schematyczna

I1

Q

1

1

0

0

Dla innych

stanów wejść

Dla innych

stanów wejść

Dla innych

stanów wejść

I1

I1

I1

I2

I2

I2

I3

I3

I3

Q

Q

Q

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

00

0

S

R

Q

1

1

1

1   Ustaw

1

0

0

0

0

0   Kasuj

Bez zmian

0

AND

(iloczyn logiczny)

XOR

(różnica symetryczna)

NOT

(negacja)

OR

(suma logiczna)

NAND

(negacja iloczynu)

On-delay

(opóźnione załączenie)

Off-delay

(opóźnione wyłączenie)

Latching relay

(przekaźnik zatrzaskowye)

K1

K1

R

S

Trg

Trg

Q

Q

T

T

Dla innych

stanów wejść

I1

I2

Q

1

1

1

1

0

0

0

 

Zastosowany moduł programowalny to uniwersalny moduł logiczny posiadający 6 wejść cyfrowych 

oraz 4 wyjścia cyfrowe. Moduł czyta stany wejść I1 do I6 a następnie uaktualnia wybrane stany wyjść 
zgodnie z wprowadzonym programem. Załącza lub wyłącza zestyki Q1 do Q4. Wejścia i wyjścia modułu 
logicznego mogą być w stanie „0” lub „1”. „0” znaczy, że na wejściu brak jest napięcia; „1” oznacza, że na 
wejście napięcie zostało podane. „0” na wyjściu oznacza, że zestyk jest w stanie rozwartym, „1”, że zestyk 
jest w stanie zwartym. Poszczególne bloki logiczne posiadają na wyjściu stan „0” lub „1” w zależności od 
stanu ich wejść. Opis stanów bloków logicznych i ich interpretacja graficzna w module programowalnym 
został przedstawiony w tabeli 14.2. 

Programowanie modułu logicznego 

Przez programowanie rozumiemy odwzorowanie logiki połączeń układu sterowania w pamięci modułu. 

Programowanie polega na wyborze bloków logicznych, lub funkcji specjalnych i przyporządkowaniu ich 
w chemacie drabinkowym. Wyboru dokonujemy z następujących podkatalogów: 

•  Funkcje „co” – I

1

; I

2

; I

3

; I

4

; I

5

; I

6

; Q

1

; Q

2

; Q

3

; Q

4

; lo(stan niski-0); hi (stan wysoki-1) 

•  Funkcje główne „GF” AND; NAND; OR; NOT, XOR 

•  Funkcje specjalne „SF” opóźnione załączenie; opóźnione wyłączenie; przekaźnik zatrzaskowy 

•  Bloki „BN” dołączenie wejścia do istniejącego bloku 
Podczas wprowadzania programu obowiązują następujące reguły: 
Strukturę logiczną programu zaleca się wprowadzać od wyjścia Q

n

 do wejścia I

n

. Za pomocą przycisków 

„< >” przesuwać kursor po blokach programowych. Przycisnąć klawisz „OK” dla wyboru połączenia lub 
bloku. Przycisnąć klawisz „ESC” dla rezygnacji z wykonanej operacji. Symbol „x” oznacza, że wejście nie 
jest używane. Jednoczesne wciśnięcie przycisków „< > OK” umożliwia edycję programu. Jednoczesne 
wciśnięcie przycisków „OK ESC” umożliwia zmianę parametrów poszczególnych bloków. Po 
wprowadzeniu programu należy go zatwierdzić przez naciśnięcie klawisza „ESC”. Jeżeli program nie został 
wprowadzony w całości elementy do uzupełnienia ukażą się ze znakiem „?” 

6 

6.1. Cel ćwiczenia  

Celem  ćwiczenia jest zapoznanie się z układem automatycznego rozruchu silnika klatkowego 

z przełączaniem jego uzwojeń z gwiazdy w trójkąt, zaobserwowanie zjawisk występujących przy 
przełączaniu układu, zapoznanie się z zasadą pracy i programowania modułu logicznego, oraz zapoznanie się 
z typowym rodzajem dokumentacji elektrycznej. 

6.2. Przebieg ćwiczenia 

6.2.1. Zapoznanie się z aparaturą 

Przed rozpoczęciem  ćwiczenia należy zapoznać się z charakterystycznymi danymi silnika i aparatury 

przeznaczonej do wykonania ćwiczenia (rodzaje aparatów, napięcia, prądy znamionowe). 

6.2.2. Wprowadzenie programu do modułu logicznego. 

Zaprogramować moduł, wg programu na rysunku 14.5. zwracając szczególną uwagę na wpisanie 

odpowiednich czasów w blokach opóźnionego załączenia i wyłączenia. 

 

6.2.3. Zmontowanie i uruchomienie układu 

Zmontować układ w taki sposób, aby najpierw dokonać sprawdzenia poprawności działania samego 

obwodu sterowania. Należy przeprowadzić kilkakrotne uruchomienie układu zmieniając każdorazowo 
w bloku B11 programu ( rys. 14.5.) chwilę przełączenia silnika z gwiazdy w trójkąt. Po stwierdzeniu 
prawidłowej kolejności zamykania i otwierania się poszczególnych zestyków można uruchomić również 
obwody mocy.  

6.2.4.  Rejestrowanie przebiegów prądów i napięć silnika 

Dla trzech rożnych czasów przełączania zarejestrować przebiegi prądu przewodowego pobieranego przez 

silnik oraz napięć  używając oscyloskopu z pamięcią. Przebiegi należy zarejestrować dla dwóch różnych 
momentów obciążenia M

2

=0,2M

N

 i M

2

=0,4M

N

, oraz dla biegu jałowego Należy porównać przebiegi 

oscyloskopowe ze wskazaniami mierników analogowych, oraz zwrócić uwagę na zjawiska towarzyszące 
przełączaniu styczników. 

6.3. Sprawozdanie. 

Sprawozdanie powinno zawierać: 

•  dane znamionowe układu napędowego, 

•  charakterystyki prądów i napięć przy połączeniu w gwiazdę i w trójkąt, 

•  analizę przebiegów oscyloskopowych, 

•  analizę i dobór czasów rozruchu silnika dokonaną na podstawie przebiegów oscyloskopowych, 

•  wnioski i spostrzeżenia.