Соединение в звезду и треугольник: Соединение электродвигателей звездой и треугольником | Полезные статьи

Сопоставление условий при соединении трехфазных потребителей звездой и треугольником.

Схема соединения трехфазной нагрузки не зависит от схемы соединения генератора трехфазного тока. Возможность переключения фаз приемника с соединения звездой на соединение треугольником часто используется для регулирования силы тока и мощности, например для уменьшения пусковых токов трехфазных двигателей, для изменения температуры трехфазных электрических печей и т.д.

Рассмотрим, как изменяются токи симметричной нагрузки, имеющей постоянное фазное сопротивление Z_Ф, при переключении со звезды на треугольник. Такое переключение осуществляется посредством простого трехполюсного переключателя.

При соединении звездой фазный ток I_Ф равен линейному току. На основании закона Ома:

I_Ф = U_Ф / Z_{Ф =} I_Л.

Так как при соединении звездой U

Ф_ = U_Л / , то линейный ток при этом соединении:

I_Л = U_Л / Z_{Ф .}

При соединении треугольником на основании закона Ома:

I_Ф = U_Л / Z_{Ф .}

Линейный ток при соединении треугольником:

_.I_Л = I_Ф,

следовательно _.I_Л = U_Л / Z_Ф .

Сопоставив выражения линейных токов при соединении звездой и треугольником, получим, что при одном и том же линейном напряжении U_Л и одинаковом Z_Ф:

I_Л = 3I_Л ,

а для фазных токов:

I_Ф = I_Ф

_ .

Мощность трехфазной системы:

P = U_Л I_Л cos .

В результате уменьшения линейного тока при переключении с треугольника на звезду эта мощность уменьшается в 3 раза.

У наиболее распространенных трехфазных асинхронных двигателей пусковой ток больше его номинального рабочего тока примерно в 6 раз. Если нормально двигатель должен работать при соединении обмоток треугольником, то на время пуска его обмотки можно соединить звездой. Это уменьшит пусковой ток в 3 раза, то есть он будет больше номинального рабочего тока двигателя только в 2 раза.

Сравним условия для этих двух способов соединения в случае, когда одну и ту же фазную мощность P_ф = U_фI_ф cos  нужно получить при одном и том же линейном напряжении.

При соединении звездой фазное напряжение будет в раз меньше, чем при соединении треугольником; следовательно, чтобы получить ту же мощность при соединении звездой сила тока должна быть в раз больше.

Выразим мощность через фазное активное сопротивление:

P_Ф = I_Ф² R_Ф.

Так как при обоих способах соединения мы должны получить одну и ту же мощность, то

I_Ф² R_Ф = I_Ф² R_Ф,

а так как I_Ф = I_Ф , то R_Ф = R_Ф / 3.

Предположим, что R

Ф = l / S — активное сопротивление провода, из которого намотаны катушки приемника электроэнергии.

При соединении звездой сечение провода должно быть примерно раз больше, чтобы пропускать большую в раз силу тока, а длина провода l должна быть в меньше.

Таким образом, общий вес провода, необходимого для катушек приемника при обоих способах соединения будет одинаков. Но для звезды понадобится более толстый и короткий провод. Такой провод будет дешевле и механически прочнее. Кроме того, при соединении звездой изоляция фаз приемника должна быть рассчитана на напряжение, меньшее линейного в раз, а при соединении треугольником она должна быть рассчитана на линейное напряжение.

Следовательно, выгоднее рассчитывать трехфазные устройства на нормальную работу при соединении по схеме звезда.

Однако в некоторых случаях по ряду специальных соображений все же применяется соединение треугольником.

Соединение звездой и треугольником

Соединение звездой и треугольником

Каждая фаза генератора является источником электроэнергии и может быть самостоятельно подключена на нагрузку (рис. 4.5).

Рисунок 4. 5

Началами фаз генератора считаются выводы, по которым ток условно принятого положительного направления выходит, а концами — выводы, через которые ток возвращается в гене­ратор. За начала фазных нагрузок принимаются выводы, через которые ток условного направления входит в нагрузку, а кон­цами — выводы, через которые ток выходит из нагрузки.

Шестипроводную трехфазную систему можно заменить четырехпроводной, если концы фаз генератора и фазных нагрузок соединить в отдельные узлы, обозначенные О , O‘ на рисунке 4.6, с последующим соединением их между собой уравнитель­ным (нулевым) проводом. Такое соединение называется звездой и обозначается значком Y.

Рисунок 4.6

Провода, соединяющие начала фаз генератора с приемни­ком, называются линейными проводами. Ток, проходящий по ним, называется линейным, а ток, проходящий по фазной нагрузке — фазным током. При соединении звездой линей­ный ток равен фазному:

Разность потенциалов между началом и концом фаз генера­тора, фазных нагрузок или между линейными и нулевым про­водом называется фазным напряжением.

Разность потенциалов между началами фаз генератора, фазных нагрузок, а также между линейными проводами назы­вается линейным напряжением.

При соединении симметричной нагрузки звездой линейное напряжение больше фазного в (4.5)
Для доказательства этого воспользуемся векторной диаграм­мой (рис. 4.7).

Рисунок 4. 7

Пусть потенциал концов фаз генератора _к равен нулю. Тогда фазные напряжения численно равны потен­циалу начал фаз генератора, т. е.

Из определения линейного напряжения как разности потен­циалов между началами фаз генератора имеем:

Принимая во внимание векторный характер напряжений можно записать:

(4.6)

Выполнив сложение векторов, получим, что линейное напря­жение определяется стороной треугольника, лежащего против тупого угла в 120°, т. е. , или . Следовательно,.

При симметричной нагрузке линейные напряжения пред­ставляют собой трехлучевую звезду, сдвинутую относительно звезды фазных напряжений на 30° (рис. 4.7).

Линейные напряжения могут быть представлены так же век­торами, соединяющими концы векторов фазных напряжений. Из уравнений (4.6) видно, что U_AB является третьей стороной треугольника векторов фазных напряжений (рис. 4.8). Из треугольника U_AО’U_B имеем:

, т.е.

Рисунок 4. 8

Для демонстрации подключения нагрузки звездой собираем электрическую цепь из лампового реостата 1, реостатного по­тенциометра 2, трехполюсного рубильника 3, амперметра и вольтметра (рис. 4. 9).

Рисунок 4. 9

Реостатный потенциометр применяется для снижения линей­ного напряжения сети от 380 до 220 В.

Подключив собранную цепь к зажимам сети и соединив кон­цы фазных нагрузок (XYZ) вместе, т. е. соединив нагрузку звездой, замечаем, что показание амперметра определяет линейный и фазный ток, т. е. соблюдается равенство I_Л = I_Ф. Измерив вольтметром линейные и фазные напряжения, убеж­даемся, что .

При соединении симметричной нагрузки звездой имеем

Следовательно, при симметричной нагрузке ток в нулевом проводе равен нулю (I₀ = 0) и четырехпроводная цепь заменяется трехпроводной. Симметричной нагрузкой для трехфазной сети являются электродвигатели, электрические печи, трансформаторы и др.

Несимметричная нагрузка подключается в трехфазную сеть звездой с нулевым проводом. Напряжения на фазных нагрузках всех трех фаз одинаковые независимо от величин фазных нагрузок. Изменение фазной нагрузки одной фазы вызывает изменение тока в данной фазе, которое влечет за собой измене­ние тока только в нулевом проводе и не влияет на ток в других фазах. Для того чтобы нулевой провод не отключался, на нем не ставят предохранитель. Несимметричной нагрузкой трехфаз­ной цепи являются однофазные цепи освещения и бытового об­служивания.

Почему же нельзя подключать несимметричную нагрузку в сеть звездой без нулевого провода?

Дело в том, что при таком подключении произойдет сле­дующее перераспределение напряжений: на фазах, имеющих меньшую нагрузку, напряжение будет больше номинального фазного напряжения, что приведет к перегреву приемников; на фазах, имеющих большую нагрузку, напряжение окажется меньше номинального и приемники будут работать не на полную мощность.

Пусть в трехфазной сети с линейным напряжением 380 В при подключении приемников звездой без нулевого провода в фазе В подключена одна лампа, в фазе С — девять таких ламп, а фаза А не имеет нагрузки. При этом нагрузки фазы В и С ока­жутся подключенными последовательно под линейное напряжение сети, которое распределится по фазам прямо пропорционально сопротивлениям. Следовательно, нагрузка фазы В будет под напряжением 342 В, а нагрузка фазы С — под напряжением 38 В, при номинальном напряжении 220 В.

При равенстве фазных нагрузок (рис. 4.10) фазы В и С получат следующие фазные напряжения:

Рисунок 4.10

При коротком замыкании фазы А нулевая точка будет иметь потенциал фазы А. При этом фазные нагрузки фаз В и С попа­дут под линейное напряжение и токи в этих фазах увеличатся в .

Ток в фазе А определится как векторная сумма токов I_{Ви IС т. е. IВ + IС = IА (рис. 4. 11).}

Рисунок 4. 11

При равенстве нагрузок фаз В и С ток в фазе А будет равен

I_А =2I_Bcos 30°.

Соединение, при котором конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй — с началом третьей, ко­нец третьей — с началом первой фазы, называется треуголь­ником и обозначается значком .

При соединении нагрузок треугольником фазные нагрузки подключаются под линейное напряжение, т. е. между линейны­ми проводами (рис. 4. 12).

Рисунок 4. 12

В такой схеме нет различия между линейным и фазным напряжением:

U_Ф= U_Л

При соединении симметричной нагрузки треугольником ли­нейный ток больше фазного в т. е. . (4.8)

Для демонстрации подключения нагрузки треугольником воспользуемся электрической цепью, собранной по схеме, пока­занной на рисунке 9, подключив один амперметр для измере­ния линейного тока, а другой — фазного. Соединив на ламповом реостате X — В; Y — С; Z — А и замкнув трехполюсный рубиль­ник, замечаем, что I_{Лбольше IФ в . Измерив вольтметром линей­ные и фазные напряжения, убеждаемся в равенстве}

U_Ф= U_Л, т. е. фазные нагрузки подключены под линейное напряжение.

Следует заметить, что линейный ток при включении нагрузки больше линейного тока при включении Y в 3 раза. Следова­тельно, при переключении нагрузки цепи со Y на потреб­ляемая мощность цепи увеличивается в 3 раза. Увеличение потребляемой мощности цепи дает увеличение накала ламп.

Векторная диаграмма линейных токов при симметричной на­грузке представляет собой трехлучевую звезду, сдвинутую по отношению звезды фазных токов на угол 30°.

Из векторной диаграммы имеем I_В + I_С + I_А = 0, т. е. геометриче­ская сумма линейных токов равна нулю. Этот вывод остается справедливым и для несимметричной нагрузки. Объясняется это тем, что при соединении треугольником фазные нагрузки ведут се­бя независимо друг от друга, так как каждая из них подключе­на к двум линейным проводам. Фазный ток при данном напряжении зависит только от величины и характера сопротивления фазной нагрузки.

Двигатели и трансформаторы соединяются как звездой, так и треугольником. Если фазная обмотка двигателя рассчитана на напряжение 220 В, то в сеть с линейным напряжением 380 В он включается звездой, а в сеть с линейным напряжением 220 В — треугольником. Обмотки генератора треугольником соединяются редко, так как при несимметричности системы или несинусоидальном изменении фазных ЭДС в обмотках генера­тора, соединенных треугольником, будет циркулировать ток.

Двоякий способ включения двигателей трехфазного тока дает возможность их широкого практического использования.

Вопросы для самопроверки

1. Сколько существует способов связи источников и нагрузки в трёхфазной сети?

2. Дайте определения фазных, линейных и нейтральных (нулевых) проводов.

3. Дайте определения фазных и линейных токов и напряжений.

4. Как соотносятся между собой фазные и линейные напряжения симметричного трёхфазного источника?

5. При каком условии наличие или отсутствие нулевого провода не влияет на режим работы нагрузки?

6. Почему нейтральный провод линий электропередачи имеет меньшее сечение, чем линейные провода?

7. В каком случае можно использовать трёхпроводную сеть вместо четырёхпроводной?

8. Почему в трёхпроводной системе изменение нагрузки одной фазы влияет на режим работы двух других?

9. Как определяются линейные токи?

10. Как соотносятся между собой фазные и линейные токи при симметричной нагрузке?

11. При каком условии сумма мгновенных значений линейных токов будет равна нулю?

12. Почему при соединении нагрузки треугольником в трёхпроводной сети отсутствует взаимное влияние фазной нагрузки?

Звезда на Дельта Стартер? Объяснение, теория, преимущества и недостатки —

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

2 года назад

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИБОР

Содержание

Пускатель звезда-треугольник или пускатель звезда-треугольник является одним из наиболее распространенных методов пуска трехфазного асинхронного двигателя. Когда обмотка статора двигателя напрямую подключена к источнику питания, она будет потреблять очень большой ток, и для управления этим сильноточным пускателем звезда-треугольник используется

Пускатель звезда-треугольник или звезда-треугольник используется для двигателя с короткозамкнутым ротором, предназначенного для нормальной работы на обмотке статора, соединенной треугольником. Эта звезда используется с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором мощностью до 5 л.с.

В исходном положении нижняя часть обмотки статора соединяется звездой. Тогда напряжение каждой обмотки будет равно √3-кратному напряжению сети, т.е. 57,7% напряжения сети.

Когда ротор набирает скорость, пускатель быстро переходит в рабочее положение, т.е. в направлении вверх, тем самым соединяя обмотку статора в треугольник.

При соединении треугольником фазное напряжение становится равным линейному напряжению, тогда полное линейное напряжение подается на обмотку статора, и двигатель работает с нормальной скоростью.

 

Пояснение к пускателю звезда-треугольник

В большинстве случаев асинхронные двигатели запускаются непосредственно от сетевого напряжения, но когда таким образом запускаются очень большие двигатели, эти двигатели вызывают помехи в линии напряжения питания из-за большого пусковой ток.

Чтобы ограничить этот высокий пусковой ток, большой асинхронный двигатель запускается при пониженном напряжении, а затем снова подключается полное напряжение питания, когда двигатель разгоняется почти до скорости вращения.

 Как правило, для снижения пускового напряжения используются два метода: пуск звезда-треугольник и пуск с автотрансформатора. Описанный выше метод представляет собой метод пуска при пониженном напряжении.

Снижение напряжения при соединении по схеме «звезда-треугольник» достигается путем физического повторного подключения обмотки, как показано на рисунке.

                             Пускатель звезда-треугольник

 

При пуске асинхронного двигателя обмотки соединяются в звезду и благодаря такому соединению напряжение на каждой обмотке уменьшается. Это также снизит крутящий момент в три раза.

Через некоторое время обмотки переключаются на треугольник, и двигатель работает с нормальной скоростью.

Пускатель «звезда-треугольник» обычно является наиболее распространенным типом пускателей пониженного напряжения. Это используется для уменьшения пускового тока, подаваемого на двигатель во время пуска, как процесс уменьшения помех и помех в электроснабжении.

Во многих областях требуется пускатель пониженного напряжения для всех двигателей мощностью более 5 л.с. Тогда этот пускатель звезда-треугольник является одним из экономичных пускателей напряжения, которые можно использовать.

Теория пуска по схеме звезда-треугольник

Во время пуска: обмотка статора соединена звездой, поэтому напряжение на каждой фазной обмотке равно 1/√3 линейного напряжения.

If,

         V _L = сетевое напряжение двигателя.

         Z _ph = импеданс статора на фазу.

V _PH = V _L /√3

I _PH = V _PH /Z _PH = V _L /√3Z _PH

ЗДЕСЬ. , линейный ток равен фазному току

              I _LY = I _ph

Где,

           I _LY = Линейный ток при соединении звездой.

           I _ph = фазный ток двигателя.

I _LY = V _L /√3Z _PH

При запуске двигателя двигатель подключен в Delta Connection, затем

V _L = V _pH

и I. _ph =V _ph /Z _ph =V _L /Z _ph

                                        I _LD

80058

Где I _LD = линейный ток при соединении треугольником.

I _LD = √3i _PH

= √3V _L /Z _PH

I _LY /I _LD = V _L /I _/ /V _L /I _/ /V _L /I _{/V /V /перем уровне. L /Z PH = V L /√3Z PH × Z PH /√3V L = 1/3}

I _LY = 1 /3 I _LD 9008 _LY = 1 /3 I _LD 9008 _LY = 1 /3 I _{LD LY} = 1 /3 I _LD 0003

крутящий момент во время стартового условия,

T _ST = I ² _LY R ₂ /S

Где, I _LY = I _PH = I _ST и Slip Slip (S _pH = I _ST и Slip Splay Sply Sply (S _pH = I _ST и Slip Splay (S _pH = I _ST и Slip Splow Splay и Splay Splay. ) =1

 

Преимущества пускателя по схеме «звезда-треугольник»

• Работа пускателя по схеме «звезда-треугольник» проста и надежна
• По сравнению с другими методами пониженного напряжения пускатель со звезды на треугольник относительно менее затратен.
• Хороший крутящий момент на ампер.
• Эффективность повышается, так как не выделяется тепло из-за использования устройства переключения ответвлений.

 

Недостатки пускателя по схеме «звезда-треугольник»

• Низкий пусковой момент.
• Возможен перебой в подаче.
• Требуется шесть оконечных двигателей.
• Требуется два комплекта кабелей от стартера к двигателю.
• Двигатель обеспечивает только 33% пускового момента, и если нагрузка, подключенная к рассматриваемому двигателю, требует более высокого пускового момента во время пуска, то при переходе от соединения звезды к треугольнику возникают очень сильные переходные процессы и напряжения, и из-за этих переходных процессов и стресс, многие электрические и механические поломки происходят.

 

ПОДРОБНЕЕ…

Анимация запуска двигателя звезда-треугольник и проводка для программы ПЛК

Когда вы включаете большой электрический двигатель, пусковой ток может повредить ваше оборудование и электрическую сеть.

В качестве одного из методов профилактики вы можете выбрать запуск двигателя с помощью пускателя со звезды на треугольник.

В этом сообщении в блоге, предоставленном RealPars, вы узнаете, как запустить двигатель с помощью пускателя по схеме звезда-треугольник, чтобы уменьшить пусковой ток двигателя.

Давайте посмотрим на схемы обмоток двигателя. Эти три верхних конца показаны как U1, V1 и W1, а три других нижних конца показаны как U2, V2 и W2.

Чтобы включить двигатель, необходимо подключить трехфазное питание к трем верхним концам U1, V1 и W1.

Теперь посмотрим, как можно соединить обмотки двигателя по схеме звезда или треугольник.

Для соединения звездой достаточно соединить нижние концы обмоток U2, V2 и W2 вместе. Если вы затем соедините U1 с W2, V1 с U2 и W1 с V1, соединение обмотки будет треугольником.

При соединении обмоток двигателя звездой ток, потребляемый двигателем, снижается до одной трети нормального пускового тока.

Основная концепция пускателя по схеме «звезда-треугольник» заключается в том, чтобы сначала запустить двигатель в схеме «звезда» на несколько секунд, чтобы уменьшить пусковой ток. Затем, когда двигатель наберет достаточную скорость, измените соединения обмоток на треугольник.

На самом деле интересный момент здесь для фазы запуска двигателя, который, как я уже сказал, потребляет больше тока. Если вы подумаете об этой концепции, вы увидите то же самое и в других аспектах своей жизни. Фаза запуска чего-либо в вашей жизни требует больше энергии и внимания. Разве это не интересно? Есть увлекательное фиксированное правило для начала всего в этом мире! Чему вы можете научиться из этого?!

Теперь, когда вы узнали, что, изменив соединения обмоток, вы можете уменьшить пусковой ток двигателя, вам может быть интересно, как получить доступ к концам обмоток двигателя, чтобы подключить к ним питание, а также изменить их соединение со звезды на треугольник?

На любом трехфазном электродвигателе есть соединительная плата, где вы можете получить доступ ко всем шести концам обмотки, которые мы здесь объяснили. В следующем сообщении блога мы поговорим подробнее об этой соединительной плате.

Спасибо, как всегда, за то, что вы здесь и делитесь своими мыслями, вопросами и поддержкой.

Оставьте комментарий, чтобы сообщить нам, что вы думаете, и не забудьте подписаться на нашу рассылку новостей, чтобы первыми получать последние новости.

с Tons of Love,

The Realpars Team

Поиск для:

Генеральный директор, Realpars

Последний обновлен 5 октября 2017 г.

от Shahpour Shapournia

CEO, RealPars

В этом сообщении блога вы узнаете о мышлении, которое помогло мне получить работу по программированию ПЛК без опыта. Это мой личный опыт как человека, который искал работу в этой сфере, и как работодателя, который просматривает резюме и проводит собеседования с кандидатами для различных проектов. Итак, приступим!

Наша цель в RealPars — информировать инженеров по автоматизации и управлению об интересных новых технологиях в промышленной автоматизации и обучать их тому, как использовать новые и существующие технологии для повышения своей карьеры.