Подключение звезда и треугольник в электродвигателях. Соединение обмоток электродвигателя звездой и треугольником: особенности, преимущества и применение

Какие особенности имеет соединение обмоток электродвигателя звездой и треугольником. Чем отличаются эти схемы подключения. В каких случаях применяется каждый тип соединения. Как выбрать оптимальную схему для конкретного электродвигателя.

Принцип соединения обмоток звездой и треугольником

Соединение обмоток электродвигателя звездой и треугольником — это два основных способа подключения трехфазных электродвигателей. Каждая схема имеет свои особенности и область применения.

Соединение звездой

При соединении звездой концы всех трех обмоток соединяются в общую точку, называемую нейтральной. Начала обмоток подключаются к фазам сети. К каждой обмотке прикладывается фазное напряжение, которое в √3 раз меньше линейного.

Соединение треугольником

При соединении треугольником конец каждой обмотки соединяется с началом следующей. К обмоткам прикладывается полное линейное напряжение сети. Ток в обмотках при этом в √3 раз меньше, чем при соединении звездой.

Ключевые отличия схем соединения звездой и треугольником

Основные различия между соединением обмоток звездой и треугольником:

• При соединении звездой на обмотки подается фазное напряжение (220В), а при соединении треугольником — линейное (380В)
• Мощность двигателя при соединении треугольником в 3 раза выше, чем при соединении звездой
• Пусковой ток при соединении звездой в 3 раза меньше
• Соединение звездой обеспечивает более плавный пуск двигателя

Преимущества и недостатки соединения звездой

Соединение обмоток электродвигателя звездой имеет ряд преимуществ и недостатков:

Преимущества схемы «звезда»:

• Меньший пусковой ток (в 3 раза ниже, чем при соединении треугольником)
• Более плавный и мягкий пуск двигателя
• Меньший нагрев обмоток при пуске
• Возможность работы от сети 380В

Недостатки схемы «звезда»:

• Мощность двигателя снижается в 3 раза
• Меньший пусковой момент
• Не подходит для двигателей с большой нагрузкой на валу

Достоинства и недостатки соединения треугольником

Соединение обмоток электродвигателя треугольником также имеет свои плюсы и минусы:

Преимущества схемы «треугольник»:

• Полная мощность двигателя (в 3 раза выше, чем при соединении звездой)
• Больший пусковой момент
• Возможность работы от сети 220В
• Подходит для двигателей с высокой нагрузкой

Недостатки схемы «треугольник»:

• Высокий пусковой ток (в 3 раза выше, чем при соединении звездой)
• Больший нагрев обмоток при пуске
• Более жесткий пуск двигателя

Области применения различных схем соединения

Выбор схемы соединения обмоток зависит от конкретной задачи и условий эксплуатации электродвигателя:

Соединение звездой применяется:

• Для плавного пуска мощных двигателей
• При работе двигателя с небольшой нагрузкой
• Для снижения пускового тока
• В сетях с напряжением 380В

Соединение треугольником используется:

• Для получения максимальной мощности двигателя
• При работе с большой нагрузкой на валу
• Когда требуется высокий пусковой момент
• В сетях с напряжением 220В

Комбинированный способ пуска «звезда-треугольник»

Для сочетания преимуществ обеих схем применяется комбинированный способ пуска «звезда-треугольник». Как он работает?

1. При пуске обмотки соединяются звездой для ограничения пускового тока
2. После разгона двигателя схема переключается на треугольник для работы на полной мощности
3. Переключение осуществляется автоматически с помощью специального пускателя

Этот способ позволяет получить плавный пуск с низким током и работу на полной мощности в номинальном режиме.

Как выбрать оптимальную схему соединения

При выборе схемы соединения обмоток электродвигателя следует учитывать несколько факторов:

• Номинальное напряжение сети (220В или 380В)
• Мощность двигателя и нагрузка на валу
• Требования к пусковому току и моменту
• Условия эксплуатации (частые пуски, длительная работа)

Для большинства бытовых и промышленных применений оптимальным является комбинированный пуск «звезда-треугольник», сочетающий преимущества обеих схем.

Особенности подключения обмоток разных типов двигателей

Схема соединения обмоток зависит от типа и конструкции электродвигателя:

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором:

• Допускают оба варианта соединения
• Часто применяется пуск «звезда-треугольник»

Двигатели с фазным ротором:

• Обычно включаются по схеме «звезда»
• Пуск осуществляется введением сопротивления в цепь ротора

Синхронные двигатели:

• Статор подключается аналогично асинхронным двигателям
• Ротор питается постоянным током

Перед подключением необходимо внимательно изучить паспортные данные и схему на клеммной коробке двигателя.

Влияние схемы соединения на характеристики двигателя

Схема соединения обмоток существенно влияет на рабочие характеристики электродвигателя:

При соединении звездой:

• Мощность и момент снижаются в 3 раза
• Пусковой ток уменьшается в 3 раза
• КПД несколько снижается

При соединении треугольником:

• Двигатель развивает полную мощность
• Пусковой ток возрастает в 3 раза
• КПД максимальный

Правильный выбор схемы позволяет оптимизировать работу двигателя для конкретных условий.

Чем отличаются соединения звездой и треугольником

Содержание

Звезда и треугольник: принцип подключения

Рассмотрим основные принципы реализации самых популярных видов подключений обмоток устройств, работающихот трехфазной электрической сети.

Соединения типа звезда

Устройство, предназначенное для работы с трехфазной сетью, всегда имеет три независимых друг от друга рабочих обмотки. Каждая из последних, в свою очередь, имеет два вывода (своеобразные начало и конец обмотки). Подключение по типу звезды предполагает коммутацию концов всех обмоточных элементов в единый узел, именуемый нулевой точкой.

Начальные выводы каждой из обмоток соединяются с фазными проводниками электрической сети, к которой осуществляется подключение. Иными словами, начало каждой обмотки подключается к одной из фаз – A, B, C (L1, L2, L3). Между началами любой пары обмоток наличествует фазное напряжение питающей сети – 380 вольт.

Подключение обмоток электродвигателя по схеме «звезда»

При соединении фаз электродвигателя звездой, три обмотки своими началами соединяются между собой в общей точке. Свободные концы подключаются каждый к своей фазе сети. В некоторых случаях общая точка соединяется с нулевой шиной системы электроснабжения.

Из рисунка видно, что для данного включения к каждой обмотке прикладывается фазное напряжение сети (для сетей 0,4 кВ – 220 вольт).

Соединение типа треугольник

Суть подключения обмоточной части трехфазного устройства по принципу треугольной схемы заключается в коммутации конца одной обмотки с началом другой. Иными словами, конец первой обмотки соединяется с началом второй, конец второй – с началом третьей, конец третьей – с началом первой. Таким образом создается электрический контур и замыкается цепь.

При таком типе соединения обмоток между началами каждой пары из них наличествует линейное (однофазное) напряжение, равное 220 вольт. Обычно соединение обмоток треугольником реализуется посредством специальных металлических перемычек, как правило, входящих в комплектацию оборудования.

Подключение обмоток электродвигателя по схеме «треугольник»

При схеме «треугольник» концы обмоток соединяются между собой последовательно. Получается своеобразный круг, но в литературе принято название «треугольник» из-за часто применяемого начертания. Нулевой провод в этом варианте подключать некуда. Очевидно, что напряжения, приложенные к каждой обмотке, будут линейными (380 вольт на каждую обмотку).

В чем разница подключений типа звезда и треугольник

Принципиальная разница между звездочкой и треугольным соединением заключается в том, что при использовании одной питающей электрической сети имеется возможность создавать разные параметры напряжения на подсоединяемом устройстве.

Чаще всего применяется объединение обмоточных элементов по типу звезды. Это оправдано щадящими условиями последующей эксплуатации электрического приводного механизма либо трансформаторного устройства.Использование типа соединения по треугольному принципу оправдано в случаях включения в трехфазную сеть механизмов внушительной мощности, имеющих большие пусковые токи.

Таким образом, к основным достоинствам соединения обмоточных элементовпо типу звезды можно отнести следующие свойства данного типа коммутации:

• снижение мощностной характеристики в целях повышения надежности эксплуатируемого оборудования;
• устойчивость и стабильность режима безостановочной работы привода;
• возможность плавного запуска электрического приводного механизма;
• возможность выдерживания кратковременной перегрузки;
• отсутствие перегрева корпуса оборудования.

Важно! Некоторое электромеханическое и электротехническое оборудование имеет в своей сборке внутреннее соединение концов обмоток в звездочку. Такие устройства не предназначены для эксплуатации при иных способах соединения обмоток.

Для подключения к электрической сети у них имеется просто три вывода, представляющих собой начала обмоток. Описанное оборудование является простым в монтаже, который, в свою очередь, не требует особых электромонтажных навыков.

В то же время у соединения обмоток по типу треугольника можно выделить следующие преимущества:

• повышение мощностной характеристики;
• применение пускового реостата;
• больший вращающий момент электропривода;
• увеличенные тяговые параметры.

Чтобы сравнить обе схемы между собой, надо посчитать электрическую мощность, развиваемую электродвигателем при том или ином включении. Для этого надо рассмотреть понятия линейного (Iлин) и фазного (Iфаз) токов. Фазным током называется ток, протекающий по обмотке фазы. Линейный ток протекает по проводнику, подключенному к выводу обмотки.

В сетях до 1000 вольт источником электричества является трансформатор , вторичная обмотка которого включена «звездой» (в противном случае невозможно организовать нулевой провод) или генератор, обмотки которого соединены по той же схеме.

Из рисунка видно, что при соединении «звездой» токи в проводниках и токи в обмотках электродвигателя равны. Ток в фазе определяется фазным напряжением: где Z – сопротивление обмотки одной фазы, их можно принять равными. Можно записать, что [I Faz=frac{U Faz}{Z}].

Для соединения «треугольником» токи другие – они определяются линейными напряжениями, приложенными к сопротивлению Z. Следовательно, для данного случая I_faz=sqrt{3}*I_lin.

Теперь можно сравнить полную мощность (S=3*I_faz*U_faz), потребляемую электродвигателями с разной схемой.

• для соединения «звездой» полная мощность равна S_1=3*U_faz*I_faz=3*(U_lin/sqrt{3})*I_lin=sqrt{3}* U_lin* I_lin;
• для соединения «треугольником» полная мощность равна S_2=3*U_faz*I_faz=3*U_lin*I_lin*sqrt{3}.

Таким образом, при включении «звездой» электродвигатель развивает мощность в три раза ниже, чем при соединении в треугольник. Это также ведет к другим положительным последствиям:

• уменьшаются пусковые токи;
• работа двигателя и его пуск становятся более плавными;
• электромотор хорошо справляется с кратковременными перегрузками;
• тепловой режим асинхронного двигателя становится более щадящим.

Обратная сторона медали – двигатель с обмотками «звездой» не может развивать максимальную мощность. В некоторых случаях вращающего момента может не хватить даже для раскрутки ротора.

Переключатель звезда-треугольник

Для конструктивно сложных механизмов повышенной мощности может применяться электрическая схема подключения обмоток с комбинированием двух схем – треугольной и звездной. При этом в момент запуска устройства обмоточные элементы двигателя объединены в звездочку. После момента его перехода с пусковых показателей на рабочие звезда преобразуется в треугольник посредством релейно-контакторной схемы. При таком подходе к реализации коммутации обмоток достигаются одновременно максимальная надежность и продуктивность эксплуатации механизма.

Важно! Переключатель звезда-треугольник возможно использовать только для электрических приводов, имеющих на своем валу нагрузку свободного вращения. К таким устройствам относятся вентиляторы, центробежные насосы, валы центрифуг, станков и иного, схожего по своей конструкции, оборудования.

При этом даже если на валу устройства имеется свободно вращающаяся нагрузка, стартового силового момента при подключении типа звездочка может быть недостаточно для перехода к режиму треугольника по причине увеличения сопротивления среды вращения механизма. При такой ситуации переход от одного типа коммутации к другому осуществляется по установке таймера.

Такое переключение требует грамотного расчета стартового момента. Следовательно, использование переключения звезда-треугольник требует тщательного анализа своей целесообразности, основанного на технических расчетах.

Теперь вы знаете, что представляют из себя подключение обмоток по принципу звезды и треугольника, а также осведомлены о том, чем они отличаются друг от друга. Грамотный выбор в пользу того или иного соединения (либо применения их в совокупности) убережет ваше оборудование от преждевременного износа и обеспечит его стабильную работу на протяжении всего срока службы.

Комбинирование схем

В механизмах высокой сложности зачастую используется комбинированное подключение трёхфазного двигателя звездой и треугольником. Это позволяет не только увеличить мощность агрегата, но и продлить его срок службы, если он не рассчитан на работу по способу «треугольник». Так как пусковые токи в моторах большой мощности обладают высокими значениями, то при старте оборудования часто выходят из строя предохранители или отключаются автоматы.

Чтобы уменьшить линейное напряжение в статорной обмотке, активно используются различные дополнительные устройства, например, автотрансформаторы, реостаты и т. д. В результате достигается снижение напряжения более чем в 1,7 раза. После успешного пуска мотора начинает постепенно возрастать частота, а сила тока снижается. Применение в такой ситуации релейно-контактной схемы позволяет добиться переключения соединение звезда и треугольник электродвигателя. В такой ситуации обеспечивается максимально плавный пуск силового агрегата.

Однако комбинированную схему нельзя использовать, если необходимо уменьшить показатель пускового тока, но одновременно требуется большой крутящий момент. В таком случае следует применять электромотор с фазным ротором, оснащенный реостатом.

Если говорить о преимуществах сочетания двух методов подключения, то можно отметить два:

• Благодаря плавному пуску увеличивается срок эксплуатации.
• Можно создать два уровня мощности агрегата.

Сегодня наиболее широко применяются электромоторы, рассчитанные на работу в сетях на 220 и 380 вольт. Именно от этого и зависит выбор схемы подключения. Таким образом, «треугольник» рекомендуется использовать при напряжении в 220 В, а «звезду» — при 380 В.

Управляющая схема

Работу этих контакторов можно организовать несколькими способами:

• задействовать три обычных тумблера. Дёшево и сердито, но неудобно;
• использовать полуавтоматический переключатель типа 0–Y–Δ, они продаются в готовом виде. Но можно собрать их и своими руками, используя переключатель кулачкового или галетного типа;
• схема с таймером с применением реле;
• использование специализированного реле;
• включение в схему контроллера типа PLC.

При желании слаботочную часть схемы можно отделить от силовой посредством гальванической развязки, что, конечно, усложнит схему, так как нужно будет использовать трансформатор или блок питания на 24 В, а если есть возможность, то используют 12-вольтный аккумулятор.

Мы пойдём по простому пути: Здесь в схему добавляется элемент КА1, который является временным реле, обеспечивающим задержку при перекоммутации. Какой тип реле использовать, особого значения не имеет – оно может быть пневматическим или полностью электронным. Важно только, чтобы контакты релюшки замыкались через некоторое время после того, как на КА1 будет подано питание.

Что касается запуска двигателя, то здесь тоже могут быть разные варианты. Можно, например, использовать тумблер или кнопку, а можно реализовать схему классического вида с применением самоподхвата.

Подобная схема имеет один, но существенный недостаток: имеется не нулевая вероятность конфликта между звездным и треугольным контакторами. При малейшей неточности в подборе компонент контакты начнут подгорать, что часто приводит к отключению вводного автомата.

Чтобы свести на нет аварийность, необходимо обеспечить наличие блокировки, можно электрической, но рекомендуется механическая. Если использовать специализированное временное реле, то оно содержит два реле времени, причём основанными на разном принципе функционирования, а чтобы гарантировать нужную паузу между переключениями, эти два реле синхронизируют.

Временные диаграммы

Рассмотрим временную диаграмму работы переключателя «звезда-треугольник» применительно к нашей схемной реализации. Здесь более-менее все понятно, но нужно ещё раз уточнить важный нюанс: между областями, соответствующими срабатыванию КМ3 (то есть между зеленой и красной полосками) должен быть ненулевой зазор.

Если его не обеспечить, тогда может возникнуть ситуация, когда две области пересекаются. Например, при включении в схему обратновключенного диода время включения может быть меньше времени выключения в 10 раз.

Оборудование с возможностью переключения типа соединения со звезды на треугольник

Зачастую электрическое оборудование имеет возможность работать как на звезде, так и на треугольнике. Каждый пользователь должен самостоятельно определить необходимость соединения обмоток в звезду или треугольник.

В особо мощных и сложных механизмах, может применяться электрическая схема с комбинированием треугольника и звезды. В таком случае, в момент пуска, обмотки электрического двигателя соединяются в треугольник. После выхода двигателя на номинальные показатели, с помощью релейно-контакторной схемы треугольник переключается на звезду. Таким способом достигается максимальная надежность и продуктивность электрической машины, без риска нанести ей урон или вывести её из строя.

Какие двигатели могут быть подключены способом «звезда-треугольник»

Основная направленность современной промышленности – низковольтные агрегаты, имеющие 2 основных рабочих напряжения – 220/380В, 380/660В. Есть также другие варианты, например – 230/400В, однако принцип работы при этом не сильно отличается, поэтому для понимания процесса достаточно рассмотреть основные пары. Двойной показатель указывает на рабочий вольтаж при включении «треугольником», «звездой» соответственно. Важно помнить, что при втором варианте подключения напряжение всегда больше.

220/380В

Данный вариант системы имеет минимальное напряжение, аналогичное бытовым централизованным сетям электроснабжения. Поэтому его можно подключать к 1-фазной сети, но исключительно по типу «треугольник». Для этого применяют фазосдвигающий конденсатор или специальный частотный преобразователь.

Если же подключение производится на мощности 380В, используется схема «star» посредством контактора или УПП. Важный момент заключается в том, что такие низковольтные модели не могут быть использованы с комбинированной схемой «звезда-треугольник».

380/660В

Оптимальный вариант напряжений для использования комбинации из двух последовательно используемых способов. Напрямую данный тип электродвигателя включается через дельту с использованием частотного преобразователя или контактора.

Технические характеристики каждого конкретного агрегата указываются на его бирке, описывается сопутствующей документацией. Там же можно найти предпочтительные схемы включения и возможность их переключения.

Пусковые реле

Запуск по принципу «звезда-треугольник» современные системы реализовали посредством специального реле. Оно может иметь различные названия, например – «Стар-дельта», «Пусковое реле времени». При этом алгоритм действия остается неизменным:

• после поступления питания запускается отсчет времени разгона;
• размыкаются контакты и выключается пускатель «звезды»;
• замыкается контактор, включающий «треугольник».

Есть много разновидностей таких реле. Они производятся в Украине, Италии, Австрии, Чехии. Система может быть модульной, съемной. Функционал включает программируемую работу с разными периодами эксплуатации – цикл, сутки, неделя. Различаться может функциональность, от узконаправленного действия до многофункционального устройства.

Реле времени «Стар-Дельта»

Использование обычного реле времени на современных системах не пользуется популярностью. Тому есть несколько причин:

1. Модели пневматического и механического типа отличаются чувствительностью к внешним факторам и перебоям питания.
2. При создании цепи необходимо включать второе реле, контролирующее паузу между сменой режимов. Данная опция часто упускается, из-за чего появляются конфликты между контакторами.
3. Стоимость установки универсального варианта практически не отличается от специализированных моделей.

При учете этих и других нюансов наиболее рациональным становится установка специальных реле типа «Стар-Дельта». При доступной стоимости, данный прибор позволяет осуществлять автоматический контроль работы и своевременное переключение режимов.

Преимущества

Специализированные реле могут получать питание от разного напряжения (например, 220В и 24В), что дает больше возможностей по выбору контакторных катушек. Также это позволяет подобрать нужный режим питания для реле, исходя из параметров пускового контактора. Функционально устройство предоставляет возможность регулировать время разгона. Пауза устанавливается на промежуток от 1 секунды до 16 минут. На передней панели для этого есть специальные регуляторы и переключатели.

Принцип работы

На боковой стороне специализированного реле или в сопроводительной документации зачастую указывается диаграмма его срабатывания во временных промежутках. Согласно ей, при подаче пускового питания на устройство, производится включение схемы «star». Начинается период разгона. Он может регулироваться с помощью специальных органов управления, расположенных для этого на передней панели.

По прошествии установленного промежутка, контактор «звездного» соединения размыкается, наступает пауза, длительность которой также регулируется. Период характеризуется подачей на обмотки напряжения без тока. Вращение вала продолжается за счет инерции. После окончания паузы вторым контактором включается режим «треугольник» и двигатель выходит на номинальную рабочую мощность.

Особенностью такого специализированного реле является возможность самостоятельно выбирать необходимый режим работы. За точностью и правильной последовательностью запуска следит программа, что исключает необходимость постоянного контроля питания со стороны оператора, а также сводит к минимуму вероятность аварийной ситуации.

Зачем нужны схемы

Пуск примечателен возникновением пусковой нагрузки, значительно превышающей номинальный параметр. Если двигатель маломощный, то специальные защитные компоненты смогут выдержать удар. Но в случае с высокомощными агрегатами происходит неизбежное проседание напряжения. Выходят из строя предохранители, автоматические выключатели, предназначенные для защиты промышленных установок от разрушительных воздействий. Частотность вращения подвижной части при пуске значительно ниже паспортной.

Пусковой ток снижается такими способами:

• размещением в системе с трансформатора, дросселя или регулирующего реостата;
• переключением схемы соединения обмоток ротора – происходит при помощи производственной системы автоматизации (ПСА). Отвечает за автоматизированную регулировку функциональных возможностей инфраструктуры предприятия – включает определенное оборудование, выключает технологическое оснащение, если оно не нужно в данный момент.

Последний метод активней встречается на производствах – он довольно простой, эффективный. Снижение пускового тока обеспечивается изменением схемы звезды в треугольник. Во время запуска двигателя обмотки соединяются в звезду, а после постепенного и равномерного разгона – переключаются на треугольник.

Если оснащение использует обе схемы, тогда к общей точке подключения присоединяется дополнительная нейтраль от сети электроснабжения. Во время работы возможна амплитудная фазная асимметрия. Нейтраль компенсирует этот эффект, что препятствует появлению проблем с работоспособностью силовых агрегатов.

Данные схемы электрического мотора существенно отличаются друг от друга. Перед тем, как обеспечить подключение трехфазного двигателя методом треугольника или звезды, необходимо максимально точно разобраться с нюансами каждой из схем. Иначе, вместо положительного результата в виде эффективной работы существует вероятность того, что возникнут серьезные неприятности с функционированием оборудования.

Схема подключения обмоток электродвигателя звездой

Вот так выглядит борно электродвигателя и здесь обмотки соединены звездой.   Т.е. концы обмоток соединены в одной точке. Мои коллеги-инженеры сталкивались с такими случаями, когда перемычки кидали на начало обмоток, куда подключался питающий кабель. Сразу возникало короткое замыкание.

Фазное и линейное напряжение при соединении обмоток в звезду разное, а ток одинаковый. А теперь давайте найдём полную мощность,  развиваемую электродвигателем.

Полная мощность в трёхфазной системе равна сумме полных мощностей трёх фаз. И теперь формула полной мощности будет выглядеть вот так.

 

А чтобы найти активную мощность применим следующую формулу: где cosф- коэффициент мощности, n- КПД.

Из формулы активной мощности выразим ток: где cosф- коэффициент мощности, n- КПД.

Схема подключения обмоток электродвигателя треугольником

Вот так выглядит борно электродвигателя и здесь обмотки соединены треугольником.  Т.е. конец обмотки соединён с началом следующей обмотки. Фазное и линейное напряжение равны. Линейный  ток в 1,73 раза больше фазного.

Формула полной мощности будет выглядеть как на рисунке выше. Если обратить внимание на формулу полной мощности при подключении звездой, то мы заметим, что формулы полной мощности одинаковые. А чтобы найти активную мощность применим следующую формулу: где cosф- коэффициент мощности, n- КПД. Из формулы активной мощности выразим ток: где cosф- коэффициент мощности, n- КПД.

Внимательный читатель должен был заметить, что формула мощности одинаковая при подключении треугольником и при подключении звездой. Так и есть, просто, чтобы поддержать необходимую мощность, у нас будет меняться ток.

Но чтобы двигатель не сгорел при переключении с треугольника на звезду, надо уменьшить нагрузку на валу двигателя до тех пор, пока фазный ток не станет равный фазному току при подключении треугольником. Поэтому и говорят, что мощность при подключении обмоток электродвигателя звездой меньше, чем при соединении треугольником.

Почему при пуске применяют схему звезда-треугольник

Формула мощности в момент пуска не действует, т. к. двигатель не вращается – ЭДС Самоиндукции отсутствует (индуктивное сопротивление). По факту у нас есть обмотка с очень маленьким сопротивлением и напряжение, подаваемое на двигатель. И ток здесь рассчитывается по закону Ома. Чем меньше у нас подаваемое напряжение на обмотку электродвигателя, тем меньше будет ток в обмотке.

А мы помним, что при треугольнике у нас на обмотку подаётся линейное напряжение, а при звезде напряжение будет в 1.73 раза меньше чем на треугольнике. Следовательно, и пусковые токи будут меньше.

Но не забываем, что закон Ома действует только в момент пуска электродвигателя. Когда двигатель выходит на номинальные обороты, ему необходимо поддерживать мощность, которая присутствует на валу. А так как напряжение при звезде меньше в 1.73 раза, то начинает подниматься ток, чтобы компенсировать падение напряжения на обмотках электродвигателя.

Будьте внимательны!!!

Бывает попадаются шильдики электродвигателей, которые путают электриков, и они могут допустить ошибку при подключении. Например:  Написана буква V, под ней нарисован треугольник, а внизу два напряжения 400 Вольт на 50 Герц и 460 Вольт на 60 Герц. Специалист думает, что буква V-это значок звезды, а так как у него напряжение 400 Вольт, то подключает звездой. А на самом деле этот движок рассчитан на одно лишь подключение- треугольником. А буква V обозначает напряжение.

Что говорит ПУЭ

Электромоторы, использующиеся для обеспечения работы силовых машин, и, осуществляющие единый техпроцесс, должны оснащаться общим коммутационным аппаратом – если это требует безопасность. Иначе, допускается оснащение двигателей отдельными коммутационными приборами (КП).

КП, находящиеся в общих с моторами цепях, должны одновременно выключать все проводники, по которым проходит напряжение. Если в инфраструктуре предприятия присутствует дистанционное, автоматическое управление электродвигателем (АУЭ), тогда вблизи последнего размещается специализированный аппарат аварийного отключения. Это формирует защиту от чрезвычайных происшествий, происходящих из-за перебоев в работоспособности агрегатов.

ПУЭ допускает отсутствие АУЭ, если:

• установки исключают возможность каких-либо случайных прикосновений к вращающимся элементами механизмов. Возле таких установок размещаются плакаты, уведомляющие о том, чтобы агрегат может быть запущен при помощи дистанционного управления, или автоматически;
• силовые установки оснащены специализированными приборами, обеспечивающими локальный контроль с последующей командой на отключение.

Необходимость монтажа автоматических устройств отключения определяется еще на этапе проектирования комплексов промышленных манипуляторов. При этом цепи АУЭ допускается питать как от централизованного энергоснабжения, так и через децентрализованные источники электричества.

Предотвращение внезапных запусков обеспечивается блокировочной связью. Она автоматически отключает главную цепь, когда отсутствует питание. Аппараты, отвечающие за коммутацию, должны отличаться повышенной устойчивостью к расчетным токам короткого замыкания.

Подведем итог

Схемы обмоток используют тогда, когда подключают электрическое оборудование. Варианты различаются между собой и обеспечивают разные режимы работы. Для мощного электрооборудования лучше подходят схемы треугольник тогда, как звезда обеспечивает плавную работу, защищает от износа и перегрева.

Исходя из теории и практических знаний основ электротехники, способ подключения «звезда», позволяет электродвигателю работать плавнее и мягче. Но при этом данный способ не позволяет выйти двигателю на всю мощность, представленную в технических характеристиках.

Соединив фазные обмотки по схеме «треугольник», двигатель способен быстро выйти на максимальную рабочую мощность. Это позволяет использовать по полной КПД электродвигателя, согласно техпаспорта. Но у такой схемы соединения есть свой недостаток: большие пусковые токи. Для уменьшения значения токов применяют пусковой реостат, позволяя осуществить более плавный пуск двигателя.

Видеоинструкция: подключение «звездой» и «треугольником»

Источники

• https://elektrik.media/bytovaya-tehnika/zvezda-i-treugolnik-shema-podklyucheniaa.html
• https://odinelectric.ru/equipment/shemy-podkljuchenija-obmotok-elektrodvigatelja-zvezdoj-i-treugolnikom
• https://kupi-elektriku.ru/osnovy-elektrotexniki/shemy-podklyucheniya-trehfaznogo-dvigatelya-zvezda-i-treugol-nik-pravila-ispol-zovaniya-i-raznica-mezhdu-nimi/
• https://promenter.ru/elektrodvigatel/vidy-dvigatelej/dvigatel-peremennogo-toka/asinhronnye-dvigateli/osobennosti-podklyucheniya-asinhronnogo-dvigatelya-po-sheme-zvezda-treugolnik
• https://vchemraznica.ru/podklyuchenie-zvezda-i-treugolnik-v-chem-raznica/
• https://promenter.ru/elektrodvigatel/vidy-dvigatelej/dvigatel-peremennogo-toka/asinhronnye-dvigateli/vidy-asinhronnyh-dvigatelej/tryohfaznye-dvigateli/v-chem-osobennosti-podklyucheniya-zvezdoj-i-treugolnikom
• https://promenter. ru/elektrodvigatel/vidy-dvigatelej/dvigatel-peremennogo-toka/asinhronnye-dvigateli/pue-podklyuchenie-dvigatelya-zvezdoj-soedinenie-trehfaznogo-motora-treugolnikom
• https://svoedelo.net/kak-podklyuchit-asinkhronnyy-dvigatel.html
• https://pohozhie.ru/nauka/tochnye/podklyuchenie-treugolnikom-i-zvezdoj
• https://housetronic.ru/electro/soedinenie.html

Соединения обмоток асинхронных электродвигателей лифтов

 

В лифтовой технике используются односкоростные и двухскоростные асинхронные электродвигатели. Изменяя число пар полюсов, можно регулировать частоту вращения электромагнитного поля, а следовательно, и ротора при неизменной частоте питающего тока Поэтому двухскоростные электродвигатели имеют две обособленные обмотки, секции которой уложены в пазы одного и того же статора.

Провода от каждой обмотки выводятся на клеммный щиток и обозначаются, например на электродвигателе ЛС-61 6/18, так: 6С1, 6С2, 6С3 — для обмотки большой частоты и 18Си 18С2, 18С3— для обмотки малой частоты. Числа 6 и 18 обозначают число полюсов. Следовательно, этот электродвигатель имеет соответственно 3 и 9 пар полюсов.
 

Электродвигатель АС-81-6/24 — двухскоростной, имеет 3 и 12 пар полюсов. Применение двухскоростных электродвигателей в лифтовой технике вызвано высоким требованием к точности и плавности остановки кабины на этаже: чем с меньшей скоростью кабина подходит к этажу, тем меньше путь торможения.

Асинхронные электродвигатели питаются переменным трехфазным током напряжением 380 и 220 В Катушки статорной обмотки могут быть соединены в звезду  или в треугольник . Односкоростные электродвигатели выпускаются на напряжение 380/220 или 220/127 В. Это значит, что катушки статорной обмотки можно пересоединять со звезды на треугольник, и наоборот. При напряжении сети 380 В и напряжении электродвигателя 380/220 В катушки обмотки должны быть соединены в звезду, а при напряжении сети 220 В — в треугольник.

В общем случае при напряжении сети, равным большему из указанных на электродвигателе, катушки должны быть соединены в звезду, при напряжении сети, равным меньшему из указанных на электродвигателе, — в треугольник.

Двухскоростные электродвигатели выпускаются на напряжение 220 или 380 В. Статорные обмотки соединены в треугольник или в звезду и на клеммный щиток выведено шесть проводов. Три провода от обмотки малой и три от обмотки большой частоты.

Обмотки таких электродвигателей переключению не подлежат.

Изменение направления вращения электромагнитного поля осуществляется изменением чередования фаз питающей сети. Например, фазы трехфазной сети первоначально имели чередование А, В, С ив таком порядке провода были присоединены к статорной обмотке электродвигателя, при этом электромагнитное поле и ротор вращались в одном направлении. Если изменить чередование фаз на АСВ или САВ, короче говоря, поменять местами любые два провода питающей сети на клеммном щитке электродвигателя, направление вращения электромагнитного поля, а следовательно, и ротора изменится на обратное Автоматическое изменение чередования фаз питающей сети осуществляется при помощи контакторов направления, устанавливаемых на панели управления лифтом.

Питание на катушки контакторов подается автоматически при помощи релейной аппаратуры после воздействия на кнопочную пусковую аппаратуру.

Изменяется ли скорость двигателя при полностью автоматическом пускателе со звездой/треугольником?

спросил 4 года, 6 месяцев назад

Изменено 4 года, 6 месяцев назад

Просмотрено 2к раз

\$\начало группы\$

На холостом ходу я подключил двигатель 380 В для запуска по схеме «звезда» на 5 секунд, а затем переключился на соединение по схеме «треугольник». Я понимаю, что крутящий момент изменится, так как ток тоже изменится. На самом деле, крутящий момент должен увеличиваться при изменении соединения со звезды (звезды) на треугольник.

.. А как насчет скорости?

Когда я смотрю на это, кажется, что двигатель на самом деле вращается быстрее, когда стартер переключается на треугольник. Однако мне сказали, что скорость остается прежней.

У меня нет доступа к тахометру, чтобы проверить его самому, поэтому сложно сказать. Скорость тоже увеличилась или осталась прежней?

• двигатель
• асинхронный двигатель
• крутящий момент
• высокоскоростной
• звезда-треугольник

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Скорость увеличится, но незначительно. Трехфазный асинхронный двигатель никогда не работает синхронно с частотой сети переменного тока; всегда есть явление, известное как «скольжение», и скольжение необходимо, чтобы навести напряжение в роторе, которое, в свою очередь, циркулирует по току и создает магнитное поле ротора.

Величина скольжения зависит от механической нагрузки ротора; большая нагрузка означает большее скольжение и снижение скорости вращения ротора, и даже при отсутствии механической нагрузки возникают потери на трение и сопротивление воздуха только из-за вращения ротора.

Если вы затем переподключаете звезду к треугольнику, вы обеспечиваете больший крутящий момент, и это может компенсировать часть этих механических потерь «без нагрузки», и, следовательно, скорость немного увеличивается.

На приведенном ниже рисунке показано влияние трех различных напряжений и результирующее изменение скорости (при определенной нагрузке крутящий момент-скорость): —

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Система запуска двигателя (звезда-треугольник) | Направляющая воздушного компрессора

Автор: Кас | Опубликовано: 22-03-2020

Винтовые воздушные компрессоры промышленного класса обычно приводятся в действие трехфазным асинхронным электродвигателем. Эти двигатели варьируются от 5 кВт до 1000 кВт и более.

Из-за размера этих двигателей их запуск может привести к сильному скачку тока, который может длиться несколько секунд и более.

Для небольших воздушных компрессоров (< 5 кВт) это не проблема — мы можем запустить их напрямую, используя так называемую систему «Direct Online» или DOL.

Для больших компрессоров этот пик тока слишком высок. Этот всплеск тока является результатом «виртуальной» перегрузки, в которой находится двигатель при запуске.

Нам необходимо ограничить токи, чтобы не повредить двигатель, электрические кабели и другие различные электрические компоненты в системе электроснабжения компрессора.

Используемые системы запуска

Давайте подробнее рассмотрим различные способы, которые используются в воздушных компрессорах (и любых промышленных машинах с электродвигателями). Я ограничу количество теории об этом и покажу вам, как это на самом деле выглядит в реальном промышленном воздушном компрессоре.

Используются разные системы запуска:

• DOL (прямой онлайн)
• Пускатель звезда/треугольник (звезда-треугольник или звезда-треугольник)
• Устройство плавного пуска
• Частотный преобразователь

В пускателях DOL и «звезда-треугольник» для запуска двигателя используются простые механические контакторы (большие реле). В устройствах плавного пуска и преобразователях частоты используется передовая микроэлектроника для изменения напряжения и частоты во время запуска, что значительно снижает пусковой ток. (думайте о мягком пускателе как о сверхпростом преобразователе частоты, используемом только во время запуска).

В этой статье я кратко расскажу о методе DOL, а остальное время потрачу на метод звезда-треугольник, так как этот метод используется в 95% (если не больше) промышленных воздушных компрессоров.

DOL / Прямой онлайн

При DOL или «прямом подключении» двигатель запускается простым замыканием контактора. Специальной системы запуска не существует.

Это делает этот метод пригодным только для небольших электродвигателей, как правило, мощностью менее 5 кВт.

Пример системы DOL в небольшом компрессоре

Электрическая схема тоже довольно проста. Он состоит из одного контактора (большого реле или переключателя с электрическим управлением), который замыкается по сигналу главного контроллера. Пусковой ток двигателя примерно в 7-9 раз превышает номинальный рабочий ток.

Например, двигатель мощностью 4 кВт имеет номинальный рабочий ток около 7 ампер. При запуске DOL пиковый ток будет составлять около 50–60 ампер.

Пиковый ток при запуске для системы DOL

Трехфазные электродвигатели

Прежде чем рассматривать метод запуска по схеме «звезда-треугольник», нам нужно немного больше узнать о трехфазных промышленных электродвигателях.

Трехфазный асинхронный двигатель преобразует электрическую энергию в энергию вращения с помощью вращающегося магнитного поля. Магнитное поле создается с помощью различных обмоток двигателя, или катушек. Эти обмотки закреплены/неподвижны на внешней части двигателя (статоре).

Из-за «вращающегося» трехфазного источника питания (3 фазы смещены на 120 градусов) создается вращающееся магнитное поле. Ротор вращается внутри статора с несколько меньшей скоростью (об/мин) — поэтому их называют «асинхронными» двигателями. Разница между скоростью ротора и скоростью магнитного поля называется «скольжением» и обычно составляет несколько процентов.

Эти двигатели имеют 3 катушки/обмотки и 6 соединений (по 2 соединения на катушку). Мы можем подключить эти катушки 2-мя различными способами к 3-х фазной электрической сети:

• Звезда — свяжем 3 контакта вместе и подсоединим оставшиеся 3 контакта к 3 фазам.
• Дельта — каждую катушку подключаем между двумя фазами — получается по два соединения на фазу.

Соединительные клеммы — этот двигатель подключен к треугольнику

На картинке выше вы видите 6 проводов/соединений. Два соединены между собой соединительными пластинами. В этом примере двигатель жестко подключен в дельта-конфигурации. Входящее 3-фазное питание должно быть подключено к каждой из пар. Если бы двигатель был соединен звездой, мы бы увидели все соединительные пластины с одной стороны, образовав единую точку звезды.

Разница между этими двумя схемами заключается в напряжении на каждой отдельной фазе. Напряжение питания в типичной промышленной электрической системе составляет 400 вольт (межфазное).

В дельта катушки двигателя подключены напрямую между фазами, поэтому они «видят» 400 вольт.

В звезде — все немного сложнее: междуфазное напряжение (400 вольт) делится между двумя катушками (а также проходит через центральное соединение звездой) — результирующее напряжение на каждой катушке 230 вольт (400 вольт / квадратный корень из 3).

Соединения треугольником и звездой

Это более низкое напряжение на катушку снижает ток (а также крутящий момент/мощность двигателя). На паспортной табличке промышленных двигателей указано номинальное напряжение при подключении по схеме треугольник и/или звезда.

Пример паспортной таблички электродвигателя

Двигатель в этом примере представляет собой двигатель на 400/690 вольт — если ваша электрическая система рассчитана на 4400 вольт, вы должны подключить ее треугольником. Если у вас есть система на 690 вольт, вы должны подключить ее звездой. (обратите внимание, что напряжение на обмотке одинаково в обоих случаях — в звездообразной конфигурации напряжение на обмотке 690/кв. м 3 = 400 вольт).

Звезда/Дельта

Назад к системам запуска… Звезда/треугольник (Y-D) — это наиболее распространенная система, используемая в воздушных компрессорах или промышленных машинах в целом. Это просто, легко понять, легко устранить неполадки и не требует дорогостоящей электроники.

При использовании пускателя Y-D мы используем более низкое напряжение на обмотку, когда двигатель соединен звездой. Поэтому мы используем двигатель, который обычно должен работать в треугольнике, но запускать его в конфигурации звезды.

Помните, двигатель в нашем примере имеет номинальное напряжение 400 в треугольнике и 690 в звезде. Если у нас есть источник питания на 400 вольт, и мы подключаем этот двигатель в звезду — мы, по сути, подключаем двигатель на 690 вольт к источнику питания на 400 вольт. Это снижает пусковой ток в 3 раза.

Через заданное время, когда двигатель успел набрать определенную скорость, мы автоматически переключаемся на дельта-конфигурацию.

Пусковые токи звезда-треугольник

Двигатель мощностью 100 кВт имеет номинальный ток около 170 ампер, что соответствует нормальным условиям работы.

При использовании метода DOL пусковой ток будет около 1250 ампер (!!). При использовании пускателя по схеме «звезда-треугольник» пусковой ток ограничивается примерно 1/3 этого значения, или примерно 415 ампер.

Типовая схема пускателя звезда-треугольник

Здесь мы видим типичную настройку пускателя звезда-треугольник:

*Типичная конфигурация пускателя по схеме звезда-треугольник. К двигателю идут 6 кабелей (белые, внизу)

Главные контакторы

Система всегда состоит из 3 основных контакторов (больших реле) в типичной легко узнаваемой конфигурации. 3 контактора:

• Главный/сетевой контактор
• Контактор треугольника
• Контактор звезды

Звезда

При запуске главный контактор и контактор звезды находятся под напряжением. Мы можем распознать контактор звезды, потому что с одной стороны все соединения соединены вместе.

Ток в звезде

Дельта

При переключении со звезды на треугольник контактор звезды размыкается, а контактор треугольника замыкается.

Текущий расход в треугольнике

Время между пуском и переключением со звезды на треугольник составляет от 3 до 15 секунд — в зависимости от размера компрессора/двигателя.

Система управления

Чтобы система Y-D работала, нам нужна небольшая система управления — как для синхронизации, так и для выполнения переключения, а также для предотвращения короткого замыкания. Чего никогда не должно происходить, так это того, чтобы контакторы «звезда» и «треугольник» замыкались одновременно. По сути, это создаст огромное короткое замыкание, поскольку мы на самом деле просто соединяем 3 фазы напрямую.

Вспомогательные контакты и реле времени

Чтобы предотвратить это, в каждой системе звезда-треугольник есть дополнительные контакты (своего рода миниатюрная система управления), чтобы этого никогда не произошло.

Эти контакты называются «вспомогательными контактами». Они размыкаются и замыкаются одновременно с основными контактами, но полностью раздельные. Вспомогательные контакты иногда встроены в контактор, но часто имеют защелкивающийся тип (вы можете «защелкнуть» один или несколько вспомогательных контактов на главный контактор).

Разумно расположив эти вспомогательные контакты на пути линий управления к другому контактору, мы предотвратим их одновременное замыкание — никогда. Переключение контролируется реле времени. Таймер активируется при замыкании главного контактора. Через заданное время (секунды) реле времени размыкает контактор звезды и замыкает контактор треугольника.

Воздушные компрессоры с центральным блоком управления иногда имеют этот таймер и логику безопасности, запрограммированную в контроллере — вспомогательные контакты используются в качестве входов для центрального контроллера — поэтому он может предотвратить короткое замыкание и определить, когда что-то не так ( например, контактор не замыкается, когда должен).