Термины «звезда» и «треугольник» используются относительно системы электродвигателей и представляют собой порядок подсоединения пользователей. Как выполняется подключение звездой и треугольником, в чем разница и принципиальные отличия — обо всем этом подробнее далее.
Содержание
Что собой представляют схемы?
Трёхфазная система состоит из 3-х цепей переменного тока, соединенных и имеющих одинаковую частоту. По сравнению с однофазной системой, вдвое снижается стоимость материалов при сохранении той же электрической мощности. Трехфазный источник питания в отличие от двухпроводного однофазного передает в три раза больше энергии с помощью трех проводников.
Хотя большинство асинхронных двигателей запускается напрямую от сети, но когда таким образом включают мощный генератор, не чайник, конечно, это приводит к сбою напряжения на линиях питания, вследствие больших бросков пускового тока.
Чтобы снизить пусковое напряжение используют два метода:
- подключение по схеме «звезда» (star);
- подсоединение «треугольник» (delta).
В первом случае три импеданса подвергаются фазному напряжению. В то время как при соединении треугольником три импеданса подвергаются междуфазным напряжениям. Некоторые двигатели рассчитаны на запуск по схеме «звезда», а затем работают по схеме «треугольник».
Такой тип подключения позволяет запустить двигатель без механических рывков и ограничения токов при пуске. На практике соединения по схеме «звезда» и «треугольник» выполняются, например, для обмоток электродвигателя или трансформатора.
Соединение «звезда» — 4-проводная система, «треугольник» — 3-проводная система. На практике схемы выполняются для обмоток электродвигателя или трансформатора.
Можно использовать для двигателей, оснащенных 6-контактными клеммными колодками (U1, V1, W1 и W2, U2 V2) — по 2 на каждую фазу (вход и выход), поэтому с двойным напряжением питания.
Для конфигураций «звезда» и «треугольник», подключенных к трехфазной сети, применяются следующие соотношения:
- V = линейное напряжение, то есть напряжение, измеренное между двумя линиями (фазное напряжение).
- E = фазное напряжение, измеряется между линией и нейтралью.
В конфигурации «звезда» на нагрузку подается фазное напряжение — формула E = V / √3. В схеме «треугольника» — фазное напряжение расчет E = V.
Подключение обмоток электродвигателя по схеме «звезда»
Если три катушки якоря трехфазного генератора переменного тока не соединены между собой, а разделены, то для каждой фазы или цепи потребуется два проводника, а общее количество проводников в этом случае равно шести.
Следовательно, три фазы обычно взаимосвязаны, что приводит к существенной экономии меди. При соединении «звездой» три одинаковых конца (начало или конец) трех обмоток соединяются вместе в общей точке. В результате получается фигура, напоминающая звезду, в середине которой будет всегда сохраняться нейтраль.
Если напряжение генератора, соединенного звездой, приложено к сбалансированной нагрузке, нейтральный провод будет нести три тока нагрузки, абсолютно равные по величине, но не совпадающие по фазе друг с другом на 120 °. Понятный момент, их векторная сумма равна нулю.
Таким образом, можно удалить нейтральный проводник, что не повлияет на напряжение или ток в цепи, хотя его сохранение полезно для питания осветительных нагрузок при низком напряжении.
Если она неодинаковая, то удаление нейтрального провода может привести к неравномерным напряжениям при нагрузках. Таким образом, в идеальной ситуации ток, протекающий через нейтральный проводник, равен нулю.
В этом методе соединяют W2, U2 и V2 только с одной стороны клемм двигателя.
При подключении по схеме «звезда» фазное напряжение в три раза меньше межфазного. Если обмотка вторичная, то можно подать два напряжения:
- промежуточное — между концами клемм;
- фазное — между одной фазой и нейтральной точкой.
Подключение обмоток электродвигателя по схеме «треугольник»
Подключение треугольником представляет компоновку трех одинаковых или разных пассивных компонентов. Его ещё называют сетчатым соединением.
Три пассивных элемента связаны друг с другом, входной источник питания подается через два соединения элемента. Или начальные концы трех фаз или катушек соединяются с конечными концами катушки.
Подключают клеммы от U1 к W2, от V1 к U2 и от W1 к V2.
Используется только три провода (нейтральная клемма не используется, то, чем оно может отличаться). Подключение треугольником выбирают для коротких расстояний, учитывая проблему асинхронного тока в цепи.
Соединение обмоток электродвигателя: звезда и треугольник
При звезде концы обмотки соединяются в одну точку, и в начале подается трехфазное напряжение. Координат под потенциалом 0В, таким образом, каждая получает значение фазного напряжения.
Различие в том, что в треугольнике обмотки соединяются последовательно. Каждая подключается между двумя фазами сети (значение линейного напряжения). Линейный ток в 1,73 раза выше фазного.
Если соединение в клеммной колодке изменить со звезды на треугольник, это увеличивает напряжение на каждой обмотке на 73 %, так что максимальный крутящий момент становится в 3 раза больше.
Что лучше?
Цель схем — ограничение потребляемого тока, который генерирует асинхронный двигатель при запуске. Важно понять про подключение электродвигателя звездой и треугольником, в чем разница и что лучше.
Система соединения треугольником, также известная как трехфазная трехпроводная система, предпочтительна для передачи электроэнергии переменного тока, в то время как для распределения — «звезда» (трехфазная четырехпроводная система).
Таким образом, отличие от схемы треугольником в том, что каждая из трех обмоток получает питание 220 В. В основном, используется в системах с высоким пусковым током/крутящим моментом, таких как измельчители, цепные питатели, смесители, тэн. Повышает стабильность системы или защищает электрооборудование от серьезной неисправности, переводя ток неисправности в землю.
Соединение треугольником предпочтительнее, когда оборудованию требуется высокий вращающий момент. Потребляемый ток в 3 раза больше (чем при соединении звездой), следовательно, крутящий момент привода также в 3 раза больше.
Размер проводника меньше, так как фазный ток уменьшается за счет увеличения фазного напряжения. Выполняется там, где нейтраль не требуется, а также в местах, требующих контроля третьих гармоник.
Обмотки двигателя, рассчитанного на номинальное напряжение 220 В, нельзя соединять в треугольник в трехфазной системе 380 В, а только в звезду. Очевидно, что они могут быть соединены треугольником в трехфазной системе 220 В.
Как правило, соединение треугольником соответствует номинальной мощности двигателя.
Но если принять во внимание, что уменьшение тока снижает крутящий момент, ускорение и, следовательно, время, необходимое двигателю для достижения полной скорости, можно показать, что перегрев совсем не уменьшается, а наоборот, может увеличиваться по сравнению с прямым пуском.
Однако не стоит питать иллюзий, что двигатель, характеристики которого относятся к подключению треугольником, потребляет меньше тока на нагрузке при соединении звездой.
Если нагрузка неизменна и двигатель может запуститься, даже если он соединен звездой, он будет работать с более высоким скольжением, но (внимание!) с перегревом, который может быть чрезмерным.
На холостом ходу скорость двигателя одинакова в обоих соединениях. С другой стороны, необходимо принять во внимание следующие соображения:
- При «звезде» крутящий момент уменьшается до одной трети крутящего момента «треугольника» при том же линейном напряжении.
- Если крутящий момент нагрузки постоянный (пример: двигатель лебедки, поднимающий заданный вес), двигатель должен замедлиться, чтобы увеличить крутящий момент. Поэтому увеличивается проскальзывание, увеличиваются потери и сильнее греется двигатель.
- В случае, когда крутящий момент становится недостаточным, может случиться так, что двигатель даже остановится.
Способы переключения схем «звезда»-«треугольник»
Управление переключением осуществляется с помощью схемы управления звезда-треугольник, которая состоит из кнопочных переключателей, вспомогательных контактов и таймера.
Контакторы меньше, чем один контактор, используемый в пускателе прямого включения, поскольку они контролируют только токи обмотки.
Во время работы замыкаются два контактора, которые часто называют главным и контактором треугольника. Это AC3, рассчитанный на 58 % номинального тока двигателя.
Третий, контактор звезды, который пропускает ток «звезды» только в том случае, если двигатель подключен по соответственной схеме. Ток в звезде составляет одну треть от тока в треугольнике, поэтому этот контактор может иметь номинал AC3 при одной трети (33 %) номинального тока двигателя.
- Главный автоматический выключатель служит в качестве основного выключателя, подающего электроэнергию в силовую цепь.
- Главный контактор подключает опорное напряжение источника, к первичной клемме двигателя (U1, V1, W1).
- При работе главный контактор и контактор звезды сначала замыкаются, затем через некоторое время размыкается контактор звезды, а затем замыкается контактор треугольника. Управление контакторами осуществляется с помощью таймера, встроенного в пускатель. Контакторы для схем имеют электрическую блокировку и предпочтительно механическую.
- Контактор «звезда» служит для первоначального замыкания вторичной клеммы двигателя (U2, V2, W2), для последовательности запуска во время первого запуска двигателя после остановки. Это обеспечивает подачу на двигатель одной трети тока, тем самым снижая высокий пусковой ток, присущий двигателям большой мощности при запуске.
В это время он может генерировать собственное напряжение, и при подключении к сети оно может произвольно прибавляться к приложенному сетевому напряжению или отниматься от него. Длится всего несколько миллисекунд и вызывает скачки напряжения, что известно как переходный ток при переключении.
Видео по теме статьи
Подключение электродвигателя на 220В треугольником и звездой показано в видеоролике ниже.
Заключение
Подключение «звезда-треугольник» широко используется в промышленном секторе, прежде всего, благодаря своей экономичности и, как правило, выполняется с предварительно собранными пускателями. Однако благодаря постоянному развитию и снижению стоимости электронных устройств эта техника постепенно уступает место другим системам. Устройства плавного пуска и инверторы, могут питать двигатель регулируемым трехфазным переменным напряжением.
