Что такое звезда и треугольник в электродвигателе

Все нагрузки в трехфазных цепях подключаются по схеме звезды или треугольника. В зависимости от типа приемников энергии и напряжения сети подбирается подходящий вариант. Если мы говорим об электродвигателях, то выбор соединения обмотки зависит от выбора ее способности работать в заданной сети с номинальной характеристикой. В этой статье мы рассмотрим, чем отличается звезда от треугольника в электродвигателе, на что они влияют, и каков принцип подключения проводов в клеммной колодке трехфазного двигателя.

  • Теория
  • В чем разница?
  • Формулы мощности, тока и напряжения
  • Практично — как правильно выбрать схему подключения для конкретного случая
  • Переключение со звезды на треугольник для устройств плавного пуска
  • Предложение

Теория

Как уже упоминалось, схемы включения звезда-треугольник характерны не только для электродвигателей, но и для обмоток трансформаторов, нагревательных элементов (например, электронагревателей электрокотла) и других нагрузок.

Чтобы понять, почему эти схемы подключения элементов трехфазной цепи названы так, их необходимо немного изменить.

В звездообразной системе нагрузки каждой фазы подключаются друг к другу через один из выводов, который называется нейтральной точкой. В треугольнике каждая из клемм нагрузки подключена к противоположной фазе.

Все, что упомянуто в статье ниже, справедливо для трехфазных асинхронных и синхронных машин.

Рассмотрим пример подключения обмоток трехфазного трансформатора или трехфазного двигателя (не имеет значения в данном контексте).

На этом рисунке различия более очевидны, в звездочке начала обмоток соединены с фазными проводниками, а концы соединены вместе, в большинстве случаев нейтральный провод от генератора или силового трансформатора также подключен к той же точке нагрузки.

Эта точка отмечает начало намотки.

То есть в треугольнике конец предыдущей обмотки и начало следующей соединены вместе, и к этой точке подключена фаза питания. Если конец и начало перепутаны, подключенная машина не будет работать.

В чем разница

Что касается подключения однофазных приемников, кратко проиллюстрировав на примере трех электрических проводов, то в звезду, если один из них перегорит, два других продолжат работу. Если два из трех сгорят, ни один из них не будет работать, потому что они подключены попарно к сетевому напряжению.

В шаблоне треугольника, даже если горят 2 элемента, третий все равно будет работать. Нейтрального провода нет, подключать просто не к чему. Это необходимо для выравнивания фазных токов и симметрии в случае другой нагрузки (например, одно нагревательное устройство подключено в одной из ветвей, а два параллельно — в остальных).

Однако, если в таком подключении (при разной нагрузке по фазам) сгорит ноль, напряжения будут неравными (где нагрузка выше, а где нагрузка ниже, они увеличатся). Подробнее об этом мы писали в статье о разбалансе фаз.

Следует учесть, что обычные однофазные устройства (220В) между фазами на напряжение 380В подключать нельзя. Либо устройства должны быть адаптированы к такому питанию, либо сеть должна быть U-линейной на 220 В (как в сетях с изолированной нейтралью некоторых конкретных объектов, например кораблей).

Однако в трехфазном двигателе нейтраль часто не соединяется с нейтралью, поскольку это симметричная нагрузка.

Формулы мощности, тока и напряжения

Во-первых, в системе «звезда» есть два разных напряжения: линейное напряжение (между линейным или фазным проводником) и фазное напряжение (между фазой и нейтралью). Напряжение сети в 1,73 раза больше фазного напряжения (корень из 3). Однако линейный и фазный токи равны.

Это означает, что напряжение сети и фазное напряжение связаны таким образом, что при напряжении сети 380 В фазное напряжение равно220В.

В треугольнике токи фазы U и U равны, но различаются в 1,73 раза.

Мощность в обоих случаях рассчитывается по одним и тем же формулам:

  • всего S = 3 * Sf = 3 * (Ul / √3) * I = √3 * Ul * I;
  • активный P = √3 * Ul * I * cos φ;
  • реактивная Q = √3 * Ul * I * sin φ.

Когда одна и та же нагрузка подключена к одной и той же фазе U и линии U, мощность подключенных устройств будет отличаться в 3 раза.

Предположим, есть двигатель, который работает в трехфазной сети 380/220 В, и его обмотки рассчитаны на подключение звездой к сети 660 В. Тогда при подключении к треугольнику источник питания U-linear должен быть в 1,73 раза меньше, т.е. 380В, что подходит для подключения к нашей сети.

Вот расчет, показывающий, какая разница будет для двигателя при переключении обмоток с одной цепи на другую.

Допустим, ток статора был 5А при подключении треугольником к сети 380В, тогда его общая мощность равна:

Переключим электродвигатель на «звезду». и мощность уменьшится в 3 раза, так как напряжение в каждой обмотке уменьшилось в 1,73 раза (на обмотке было 380, а стало 220), и ток тоже в 1,73 раза: 1,73 * 1,73 = 3. Рассчитаем итак полная мощность с учетом заниженных значений.

Как видите — мощность упала в 3 раза!

А что, если есть другой электродвигатель и он работал в сети «звезда» на 380 В и ток статора такой же 5 А соответственно, а обмотки рассчитаны на подключение «треугольником» на 220 В (3 фазы), но зачем-то подключили по «дельте» и подключили на 380 В?

В этом случае мощность увеличится в 3 раза, поскольку напряжение на обмотке теперь, наоборот, увеличилось в 1,73 раза, а ток — на такую ​​же величину.

Мощность двигателя теперь в 3 раза превышает номинальную. Так что просто выгорит!

Поэтому подключайте двигатель в соответствии со схемой подключения обмоток, соответствующей его номинальному напряжению.

Практика — как выбрать схему для конкретного случая

Чаще всего электрики работают с сетью 380 / 220В, поэтому давайте задумаемся, как подключить к такой трехфазной сети электродвигатель по звезде или треугольнику.

В большинстве электродвигателей можно менять обмотки схемы подключения, для этого в Брно есть шесть клемм, они расположены так, что с минимальным набором перемычек можно собрать нужную схему. Проще говоря: вывод первой обмотки ведет к концу третьей обмотки, вывод второй обмотки идет к концу первой обмотки, а вывод третьей обмотки идет к концу второй обмотки.

Вы можете увидеть, как различать эти два соединения на схеме ниже.

Поговорим о том, какую схему выбрать. Схема подключения обмотки двигателя не оказывает особого влияния на режим работы двигателя при условии, что двигатель соответствует номинальному значению сети. Для этого посмотрите на паспортную табличку и определите напряжение, на которое рассчитана электрическая машина.

Обычно обозначение такое:

Он расшифровывается следующим образом:

Если межфазное напряжение 220 — устанавливаем обмотки по треугольнику, а если 380 — по звезде.

Чтобы легко ответить на вопрос «Как соединить обмотки в двигателе?» мы подготовили для вас таблицу, которая позволит вам выбрать схему подключения:

Переключение со звезды на треугольник для плавного пуска

При запуске электродвигателя наблюдаются большие пусковые токи. Поэтому для уменьшения пусковых токов асинхронных двигателей используется система пуска с переключением обмоток со звезды на треугольник. В этом случае, как было сказано выше, двигатель должен быть рассчитан на подключение по схеме треугольник и работу в сети U-line.

Поэтому в наших трехфазных сетях (380/220 В) мы используем двигатели с номинальным напряжением «380/660» В соответственно для «Δ / Y».

При запуске обмотки переключаются на более низкое напряжение 380В (по сравнению с номинальным напряжением 660В), двигатель начинает набирать обороты и в какой-то момент (обычно с часами, в сложных версиях — под действием сигнала датчиков тока и скорости) обмотки переключаются.заходят в «треугольник» и уже работают на своих номинальных 380В.

На приведенном выше рисунке описан такой способ запуска двигателей, но в качестве примера показан переключатель заслонки, на практике используются два дополнительных контактора (КМ2 и КМ3), хотя это сложнее, чем обычная система подключения двигателя, но это не является недостатком. Однако у этого есть ряд преимуществ:

  • Меньшая нагрузка на сеть из-за пусковых токов.
  • Соответственно, снижаются скачки напряжения и снижается вероятность остановки связанных устройств.
  • Мягкий запуск двигателя.

У этого решения есть два основных недостатка:

  1. Проложите два трехжильных кабеля от контактора непосредственно к клеммам двигателя.
  2. Пониженный пусковой момент.

Заключение

Следовательно, нет никакой разницы в производительности, когда мы подключаем один и тот же двигатель по схеме звезды или треугольника (он просто сгорит, если мы сделаем неправильный выбор). Ни у одной из систем также нет преимуществ или недостатков. Некоторые авторы утверждают, что в звезде меньше электричества. Но при одинаковой мощности двух разных двигателей, один из которых должен быть подключен к сети «звездой», а другой — «треугольником», например, 380 В — ток будет одинаковым. Один и тот же двигатель нельзя запустить «случайно» и «необъяснимо» ни по какой причине, он просто сгорит. Главное, выбрать тот, который соответствует напряжению питающей сети.

Мы надеемся, что теперь вы больше поняли, что такое система звезда-треугольник в электродвигателе, в чем разница в сочетании каждого из методов и как выбрать схему для конкретного двигателя. поводов. Надеемся, информация была для вас полезной и интересной!