Звезда и треугольник принцип подключения. Особенности и работа
Для увеличения мощности передачи без увеличения напряжения сети, снижения пульсаций напряжения в блоках питания, для уменьшения числа проводов при подключении нагрузки к питанию, применяют различные схемы соединения обмоток источников питания и потребителей (звезда и треугольник).
Схемы
Обмотки генераторов и приемников при работе с 3-фазными сетями могут соединяться с помощью двух схем: звезды и треугольника. Такие схемы имеют между собой несколько отличий, различаются также нагрузкой по току. Поэтому, перед подключением электрических машин необходимо выяснить разницу в этих двух схемах — звезда и треугольник.
Схема звезды
Соединение различных обмоток по схеме звезды предполагает их подключение в одной точке, которая называется нулевой (нейтральной), и имеет обозначение на схемах «О», либо х, у, z. Нулевая точка может иметь соединение с нулевой точкой источника питания, но не во всех случаях такое соединение имеется. Если такое соединение есть, то такая система считается 4-проводной, а если нет такого соединения, то 3-проводной.
Схема треугольника
При такой схеме концы обмоток не объединяются в одну точку, а соединяются с другой обмоткой. То есть, получается схема, похожая по виду на треугольник, и соединение обмоток в ней идет последовательно друг с другом. Нужно отметить отличие от схемы звезды в том, что в схеме треугольника система бывает только 3-проводной, так как общая точка отсутствует.
В схеме треугольника при отключенной нагрузке и симметричной ЭДС равно 0.
Фазные и линейные величины
В 3-фазных сетях питания имеется два вида тока и напряжения – это фазные и линейные. Фазное напряжение – это его величина между концом и началом фазы приемника. Фазный ток протекает в одной фазе приемника.
При применении схемы звезды фазными напряжениями являются Ua, Ub, Uc, а фазными токами являются I a, I b, I c. При применении схемы треугольника для обмоток нагрузки или генератора фазные напряжения — Uaв, Ubс, Ucа, фазные токи – I ac, I bс, I cа.
Линейные значения напряжения измеряются между началами фаз или между линейных проводников. Линейный ток протекает в проводниках между источником питания и нагрузкой.
В случае схемы звезды линейные токи равны фазным, а линейные напряжения равны U ab, Ubc, U ca. В схеме треугольника получается все наоборот – фазные и линейные напряжения равны, а линейные токи равны I a, I b, I c.
Большое значение уделяется направлению ЭДС напряжений и токов при анализе и расчете 3-фазных цепей, так как его направление влияет на соотношение между векторами на диаграмме.
Особенности схем
Между этими схемами есть существенная разница. Давайте разберемся, для чего в различных электроустановках используют разные схемы, и в чем их особенности.
Во время пуска электрического мотора ток запуска имеет повышенную величину, которая больше его номинального значения в несколько раз. Если это механизм с низкой мощностью, то защита может и не сработать. При включении мощного электромотора защита обязательно сработает, отключит питание, что обусловит на некоторое время падение напряжения и перегорание предохранителей, или отключение электрических автоматов. Электродвигатель будет работать с малой скоростью, которая меньше номинальной.
Видно, что имеется немало проблем, возникающих из-за большого пускового тока. Необходимо каким-либо образом снижать его величину.
Для этого можно применить некоторые методы:
- Подключить на запуск электродвигателя реостат, дроссель, либо трансформатор.
- Изменить вид соединения обмоток ротора электродвигателя.
В промышленности в основном применяют второй способ, так как он наиболее простой и дает высокую эффективность. Здесь работает принцип переключения обмоток электромотора на такие схемы, как звезда и треугольник. То есть, при запуске мотора его обмотки имеют соединение «звезда», после набора эксплуатационных оборотов, схема соединения изменяется на «треугольник». Этот процесс переключения в промышленных условиях научились автоматизировать.
В электромоторах целесообразно применение сразу двух схем — звезда и треугольник. К нулевой точке необходимо подключить нейтраль источника питания, так как во время использования таких схем возникает повышенная вероятность перекоса фазных амплитуд. Нейтраль источника компенсирует эту асимметрию, которая возникает вследствие разных индуктивных сопротивлений обмоток статора.
Достоинства схем
Соединение по схеме звезды имеются важные преимущества:
- Плавный пуск электрического мотора.
- Позволяет функционировать электродвигателю с заявленной номинальной мощностью, соответствующей паспорту.
- Электродвигатель будет иметь нормальный рабочий режим при различных ситуациях: при высоких кратковременных перегрузках, при длительных незначительных перегрузках.
- При эксплуатации корпус электродвигателя не перегреется.
Основным достоинством схемы треугольника является получение от электродвигателя наибольшей возможной мощности работы. Целесообразно поддерживать режимы эксплуатации по паспорту двигателя. При исследовании электромоторов со схемой треугольника выяснилось, что его мощность повышается в 3 раза, по сравнению со схемой звезды.
При рассмотрении генераторов, схемы – звезда и треугольник по параметрам аналогичны при функционировании электродвигателей. Выходное напряжение генератора будет больше в схеме треугольника, чем в схеме звезды. Однако, при повышении напряжения снижается сила тока, так как по закону Ома эти параметры обратно пропорциональны друг другу.
Поэтому можно сделать вывод, что при разных соединениях концов обмоток генератора можно получить два разных номинала напряжения. В современных мощных электромоторах при запуске схемы – звезда и треугольник переключаются автоматически, так как это позволяет снизить нагрузку по току, возникающей при пуске мотора.
Процессы, происходящие при изменении схемы звезда и треугольник в разных случаях
Здесь, изменение схемы — имеется ввиду переключение на щитах и в клеммных коробках электрических устройств, при условии, что имеются выводы обмоток.
Обмотки генератора и трансформатора
При переходе со звезды в треугольник напряжение уменьшается с 380 до 220 вольт, мощность остается прежней, так как фазное напряжение не изменяется, хотя линейный ток увеличивается в 1,73 раза.
При обратном переключении возникают обратные явления: линейное напряжение увеличивается с 220 до 380 вольт, а фазные токи не изменяются, однако линейные токи снижаются в 1,73 раза. Поэтому можно сделать вывод, что если есть вывод всех концов обмоток, то вторичные обмотки трансформатора и генераторы можно применять на два типа напряжения, которые отличаются в 1,73 раза.
Лампы освещения
При переходе со звезды в треугольник лампы сгорят. Если переключение сделать обратное, при условии, что лампы при треугольнике горели нормально, то лампы будут гореть тусклым светом. Без нулевого провода лампы можно соединять звездой при условии, что их мощность одинакова, и распределяется равномерно между фазами. Такое подключение применяется в театральных люстрах.
Похожие темы:
Соединение звездой и треугольником обмоток
Здравствуйте, уважаемые гости и посетители сайта «Заметки электрика».
В прошлой статье я рассказал Вам про применение асинхронного двигателя и его устройство, а также подробно познакомились с двумя разновидностями асинхронного двигателя.
Сегодня я расскажу Вам про соединение звездой и треугольником обмоток асинхронных двигателей, т.к. это один из распространенных вопросов, который мне задают на личную почту.
Вспомним вкратце принцип действия асинхронного двигателя. Питание такого двигателя осуществляется от сети трехфазного переменного напряжения. В статоре имеются 3 обмотки, которые сдвинуты относительно друг друга на 120 электрических градуса. Это сделано с целью создания вращающегося магнитного поля.
Обозначаются вывода обмоток статора асинхронных двигателей следующим образом:
С1, С2, С3 – начала обмоток, С4, С5, С6 – конец обмоток. Но сейчас все чаще применяется новая маркировка выводов по ГОСТу 26772-85. U1, V1, W1 — начала обмоток, U2, V2, W2 – конец обмоток.
Выводы фазных обмоток асинхронного двигателя выводятся на клеммник или колодку и располагаются таким образом, чтобы соединения звездой или треугольником было удобно выполнить без перекрещивания с помощью специальных перемычек.
Клеммник, его еще называют «борно», чаще всего устанавливается сверху, реже – сбоку. Некоторые клеммники можно разворачивать на 180 градусов, для удобства подводки питающих кабелей.
Всего на клеммник может быть выведено 3 или 6 выводов фазных обмоток статора.
Разберем каждый случай отдельно.
Пример
Если в клеммник выведено 6 выводов обмоток статора, то асинхронный двигатель можно подключить в сеть на 2 разных уровня напряжения, отличающихся на величину в 1,73 раза (√3).
Для наглядности рассмотрим пример. Допустим, у нас имеется электродвигатель, на табличке которого указано напряжение 220/380 (В).
Что это значит?
А это значит, что если в сети уровень линейного напряжения составляет 380 (В), то обмотки статора необходимо соединить в схему звезды.
Соединение звездой
Соединение звездой фазных обмоток статора асинхронного двигателя выполняется следующим образом. Концы всех трех обмоток нужно соединить в одну точку с помощью специальной перемычки, о которой я говорил чуть выше. А на их начала подать трехфазное напряжение сети.
Из рисунка выше видно, что напряжение на фазной обмотке составляет 220 (В), а линейное напряжение между двумя фазными обмотками составляет 380 (В).
На клеммнике соединение звездой обмоток будет выглядеть следующим образом.
Соединение треугольником
Вернемся к нашему примеру.
Если в сети уровень линейного напряжения составляет 220 (В), то обмотки статора необходимо соединить в схему треугольника.
Соединение треугольником фазных обмоток статора асинхронного двигателя выполняется следующим образом.
- конец обмотки фазы «А» C4 (U2) необходимо соединить с началом обмотки фазы «В» С2 (V1)
- конец обмотки фазы «В» С5 (V2) необходимо соединить с началом обмотки фазы «С» С3 (W1)
- конец обмотки фазы «С» С6 (W2) необходимо соединить с началом обмотки фазы «А» С1 (U1)
Места их соединения подключаются к соответствующим фазам питающего трехфазного напряжения.
Из рисунка видно, что при линейном напряжении сети 220 (В) напряжение на фазной обмотке составляет тоже 220 (В).
На клеммнике при соединении треугольником обмоток статора асинхронного двигателя специальные перемычки нужно установить следующим образом:
В нашем примере при соединении звездой и треугольником напряжение на каждой фазной обмотке асинхронного двигателя будет 220 (В).
Частный случай
Бывают ситуации, когда на клеммник асинхронного двигателя выведено всего 3 вывода, вместо 6. В этом случае соединение звездой или треугольником выполняется внутри двигателя на лобной (торцевой) его части.
Такой асинхронный двигатель можно включать в сеть только на одно напряжение, указанное на табличке с техническими данными.
В нашем примере обмотки статора асинхронного двигателя соединяются по схеме звезда и его можно включать в сеть напряжением 380 (В).
Выводы
В конце данной статьи про соединение звездой и треугольником сделаю вывод, основанный на опыте эксплуатации электродвигателей.
При соединении звездой обмоток асинхронного электродвигателя наблюдается более мягкий запуск и плавная его работа, а также возможность кратковременной перегрузки.
При соединении треугольником обмоток асинхронного электродвигателя происходит достижение его максимальной мощности, но во время пуска пусковые токи имеют большое значение. Также замечено, что при соединении треугольником двигатель больше нагревается (выявлено опытным путем с помощью тепловизора при одной и той же нагрузке).
В связи с вышесказанным, принято асинхронные двигатели средней мощности и выше запускать по схеме звезда. При наборе номинальной частоты вращения в автоматическом режиме происходит переключение его на схему треугольника. Эту схему мы с Вами рассмотрим в ближайших статьях. Следите за обновлениями на сайте.
P.S. А что делать, когда вывода фазных обмоток асинхронного двигателя не про маркированы соответствующим образом? Об этом Вы узнаете в моей статье про определение начала и конца обмоток электродвигателя. Чтобы не пропустить выход новой статьи, то подпишитесь. Форма подписки расположена в конце статьи или в правом сайтбаре.
Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:
Соединение звездой и треугольником — Всё о электрике
Звезда и треугольник принцип подключения. Особенности и работа
Для увеличения мощности передачи без увеличения напряжения сети, снижения пульсаций напряжения в блоках питания, для уменьшения числа проводов при подключении нагрузки к питанию, применяют различные схемы соединения обмоток источников питания и потребителей (звезда и треугольник).
Схемы
Обмотки генераторов и приемников при работе с 3-фазными сетями могут соединяться с помощью двух схем: звезды и треугольника. Такие схемы имеют между собой несколько отличий, различаются также нагрузкой по току. Поэтому, перед подключением электрических машин необходимо выяснить разницу в этих двух схемах — звезда и треугольник.
Схема звезды
Соединение различных обмоток по схеме звезды предполагает их подключение в одной точке, которая называется нулевой (нейтральной), и имеет обозначение на схемах «О», либо х, у, z. Нулевая точка может иметь соединение с нулевой точкой источника питания, но не во всех случаях такое соединение имеется. Если такое соединение есть, то такая система считается 4-проводной, а если нет такого соединения, то 3-проводной.
Схема треугольника
При такой схеме концы обмоток не объединяются в одну точку, а соединяются с другой обмоткой. То есть, получается схема, похожая по виду на треугольник, и соединение обмоток в ней идет последовательно друг с другом. Нужно отметить отличие от схемы звезды в том, что в схеме треугольника система бывает только 3-проводной, так как общая точка отсутствует.
В схеме треугольника при отключенной нагрузке и симметричной ЭДС равно 0.
Фазные и линейные величины
В 3-фазных сетях питания имеется два вида тока и напряжения – это фазные и линейные. Фазное напряжение – это его величина между концом и началом фазы приемника. Фазный ток протекает в одной фазе приемника.
При применении схемы звезды фазными напряжениями являются Ua, Ub, Uc, а фазными токами являются I a, I b, I c. При применении схемы треугольника для обмоток нагрузки или генератора фазные напряжения — Uaв, Ubс, Ucа, фазные токи – I ac, I bс, I cа.
Линейные значения напряжения измеряются между началами фаз или между линейных проводников. Линейный ток протекает в проводниках между источником питания и нагрузкой.
В случае схемы звезды линейные токи равны фазным, а линейные напряжения равны U ab, Ubc, U ca. В схеме треугольника получается все наоборот – фазные и линейные напряжения равны, а линейные токи равны I a, I b, I c.
Большое значение уделяется направлению ЭДС напряжений и токов при анализе и расчете 3-фазных цепей, так как его направление влияет на соотношение между векторами на диаграмме.
Особенности схем
Между этими схемами есть существенная разница. Давайте разберемся, для чего в различных электроустановках используют разные схемы, и в чем их особенности.
Во время пуска электрического мотора ток запуска имеет повышенную величину, которая больше его номинального значения в несколько раз. Если это механизм с низкой мощностью, то защита может и не сработать. При включении мощного электромотора защита обязательно сработает, отключит питание, что обусловит на некоторое время падение напряжения и перегорание предохранителей, или отключение электрических автоматов. Электродвигатель будет работать с малой скоростью, которая меньше номинальной.
Видно, что имеется немало проблем, возникающих из-за большого пускового тока. Необходимо каким-либо образом снижать его величину.
Для этого можно применить некоторые методы:
- Подключить на запуск электродвигателя реостат, дроссель, либо трансформатор.
- Изменить вид соединения обмоток ротора электродвигателя.
В промышленности в основном применяют второй способ, так как он наиболее простой и дает высокую эффективность. Здесь работает принцип переключения обмоток электромотора на такие схемы, как звезда и треугольник. То есть, при запуске мотора его обмотки имеют соединение «звезда», после набора эксплуатационных оборотов, схема соединения изменяется на «треугольник». Этот процесс переключения в промышленных условиях научились автоматизировать.
В электромоторах целесообразно применение сразу двух схем — звезда и треугольник. К нулевой точке необходимо подключить нейтраль источника питания, так как во время использования таких схем возникает повышенная вероятность перекоса фазных амплитуд. Нейтраль источника компенсирует эту асимметрию, которая возникает вследствие разных индуктивных сопротивлений обмоток статора.
Достоинства схем
Соединение по схеме звезды имеются важные преимущества:
- Плавный пуск электрического мотора.
- Позволяет функционировать электродвигателю с заявленной номинальной мощностью, соответствующей паспорту.
- Электродвигатель будет иметь нормальный рабочий режим при различных ситуациях: при высоких кратковременных перегрузках, при длительных незначительных перегрузках.
- При эксплуатации корпус электродвигателя не перегреется.
Основным достоинством схемы треугольника является получение от электродвигателя наибольшей возможной мощности работы. Целесообразно поддерживать режимы эксплуатации по паспорту двигателя. При исследовании электромоторов со схемой треугольника выяснилось, что его мощность повышается в 3 раза, по сравнению со схемой звезды.
При рассмотрении генераторов, схемы – звезда и треугольник по параметрам аналогичны при функционировании электродвигателей. Выходное напряжение генератора будет больше в схеме треугольника, чем в схеме звезды. Однако, при повышении напряжения снижается сила тока, так как по закону Ома эти параметры обратно пропорциональны друг другу.
Поэтому можно сделать вывод, что при разных соединениях концов обмоток генератора можно получить два разных номинала напряжения. В современных мощных электромоторах при запуске схемы – звезда и треугольник переключаются автоматически, так как это позволяет снизить нагрузку по току, возникающей при пуске мотора.
Процессы, происходящие при изменении схемы звезда и треугольник в разных случаях
Здесь, изменение схемы — имеется ввиду переключение на щитах и в клеммных коробках электрических устройств, при условии, что имеются выводы обмоток.
Обмотки генератора и трансформатора
При переходе со звезды в треугольник напряжение уменьшается с 380 до 220 вольт, мощность остается прежней, так как фазное напряжение не изменяется, хотя линейный ток увеличивается в 1,73 раза.
При обратном переключении возникают обратные явления: линейное напряжение увеличивается с 220 до 380 вольт, а фазные токи не изменяются, однако линейные токи снижаются в 1,73 раза. Поэтому можно сделать вывод, что если есть вывод всех концов обмоток, то вторичные обмотки трансформатора и генераторы можно применять на два типа напряжения, которые отличаются в 1,73 раза.
Лампы освещения
При переходе со звезды в треугольник лампы сгорят. Если переключение сделать обратное, при условии, что лампы при треугольнике горели нормально, то лампы будут гореть тусклым светом. Без нулевого провода лампы можно соединять звездой при условии, что их мощность одинакова, и распределяется равномерно между фазами. Такое подключение применяется в театральных люстрах.
Чем отличаются соединения звездой и треугольником
Питание асинхронного электродвигателя происходит от трехфазной сети с переменным напряжением. Такой двигатель, при простой схеме подключения, оснащен тремя обмотками, расположенными на статоре. Каждая обмотка имеет сдвиг друг относительно друга на угол 120 градусов. Сдвиг на такой угол предназначен для создания вращения магнитного поля.
Концы фазных обмоток электродвигателя выведены на специальную «колодку». Выполнено это с целью удобства соединения. В электротехнике используют основных 2 метода подключения асинхронных электродвигателей: методом соединения “треугольника” и метод “звезды”. При соединении концов применяют специально предназначенные для этого перемычки.
Различия между «звездой» и «треугольником»
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.
Соединение «звездой» и его преимущества
Каждая из трех рабочих обмоток электродвигателя имеет два вывода – соответственно начало и конец. Концы всех трех обмоток соединяют в одну общую точку, так называемую нейтраль.
При наличии нейтрального провода в цепи схему называют 4-х проводной, в противном случае, она будет считаться 3-х проводной.
Начало выводов присоединяют к соответствующим фазам питающей сети. Приложенное напряжение на таких фазах составляет 380 В, реже 660 В.
Основные преимущества применения схемы «звезда»:
- Устойчивый и длительный режим безостановочной работы двигателя;
- Повышенная надежность и долговечность, за счет снижения мощности оборудования;
- Максимальная плавность пуска электрического привода;
- Возможность воздействия кратковременной перегрузки;
- В процессе эксплуатации корпус оборудования не перегревается.
Существует оборудование с внутренним соединением концов обмоток. На колодку такого оборудования будет выведено всего лишь три вывода, что не позволяет применить другие методы соединения. Выполненное в таком виде электрооборудование, для своего подключения не требует грамотных специалистов.
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезда
Соединение «треугольником» и его преимущества
Принцип соединения «треугольник» заключается в последовательном соединении конца обмотки фазы А с началом обмотки фазы В. И дальше по аналогии – конец одной обмотки с началом другой. В итоге конец обмотки фазы С замыкает электрическую цепь, создавая неразрывный контур. Данную схему можно назвать было кругом, если бы не структура монтирования. Форму треугольника предает эргономичное размещение соединения обмоток.
При соединении «треугольником» на каждой из обмоток, присутствует линейное напряжение равное 220В или 380В.
Основные преимущества применения схемы «треугольник»:
- Увеличение до максимального значения мощности электрооборудования;
- Использование пускового реостата;
- Повышенный вращающийся момент;
- Большие тяговые усилия.
Недостатки:
- Повышенный ток пуска;
- При длительной работе двигатель сильно греется.
Метод соединения обмоток двигателя «треугольником» широко используется при работе с мощными механизмами и наличия высоких пусковых нагрузок. Большой вращающий момент создается за счет увеличения показателей ЭДС самоиндукции, вызванных протекающими большими токами.
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме треугольник
Тип соединения «звезда-треугольник»
В сложных механизмах, зачастую используется комбинированная схема «звезда-треугольник». При таком переключении резко вырастает мощность, и если двигатель по техническим характеристикам не предназначен для работы по методу «треугольника», то он перегреется и сгорит.
В этом случае напряжение на соединении каждой обмотки будет в 1,73 раза меньше, следовательно, будет меньше и протекающий в этот период ток. Дальше происходит увеличение частоты и продолжение снижения показания тока. Тогда применяя релейно-контактную схему, произойдет переключение со «звезды» на «треугольник».
В итоге, используя данную комбинацию, получим максимальную надежность и эффективную продуктивность используемого электрического оборудования, не боясь вывести ее из строя.
Переключение «звезда-треугольник» допустимо для электродвигателей с облегченным режимом пуска. Этот метод неприменим, если необходимо понизить ток пуска и одновременно не снижать большой пусковой момент. В этом случае применяют двигатель с фазным ротором с пусковым реостатом.
Основные преимущества комбинации:
- Увеличение срока службы. Плавный пуск позволяет избежать неравномерности нагрузки на механическую часть установки;
- Возможность создания двух уровней мощности.
Соединение звездой и треугольником
Произошёл тут такой случай. Принёс человек в ремонт новый двигатель, который проработал у него 10 секунд и задымил. Двигатель он подключил треугольником в обычную трехфазную сеть, а на шильдике двигателя есть схема, на которой написано: треугольник – 230 В. звезда – 400 В. В общем, подключил он неправильно, потому двигатель и сгорел.
Для тех, кто не понимает, почему нельзя делать так, как сделал сделал тот товарищ, спаливший двигатель, предназначена эта статья.
Вот всем известные схемы подключения треугольником (D) и звездой (Y):
Совершенно неважно как вы подключаете двигатель: звездой или треугольником. Важно только то, какое напряжение вы подаёте на обмотки двигателя. Будет ли это напряжение получаться как межфазное (треугольник) или как фазное (между фазой и нулевой точкой – звезда) – двигателю это совершенно неважно.
Если у вас есть двигатель с номинальным напряжением обмотки 220 В и есть две разные трёхфазные сети, у одной из которых линейное напряжение 380 В (220 В на фазу), а у другой – 220 В (127 В на фазу), то к первой вы можете подключать двигатель звездой, а ко второй – треугольником, разницы для двигателя не будет никакой, отличаться будут лишь токи, протекающие в проводниках на линии, ведущей к двигателю.
Линейное напряжение трёхфазной сети – это межфазное напряжение, именно оно обозначается на шильдиках двигателей. Фазное напряжение (между фазой и нейтралью) на шильдиках не обозначается.
Условно говоря, вы можете считать, что на шильдике обозначено фазное напряжение, но только в том случае, если собираетесь подключать двигатель только к одной фазе через конденсатор.
Для сетей переменного тока 50 Гц линейное напряжение выше фазного в квадратный корень из трёх раз (т.е. примерно в 1.73 раза, т.е. 220 х 1.73 = 380).
Для такого двигателя на шильдике будет написано: D/Y 220V / 380V, 4.9А / 2.8А. Соответственно, в этих двух случаях отличаются только токи в проводниках, ведущих к двигателю (именно они указаны на шильдике, в то время как ток на обмотке будет одинаковый, что видно на рисунке сверху). Следовательно, для России (линейное напряжение 400 В) для такого двигателя надо использовать схему подключения звезда.
Номинальное напряжение обмотки большинства двигателей при частоте тока 50 Гц обычно составляет либо 127 В , либо 230 В, либо 400 В, либо 690 В. Ну, или как было раньше: 220, 380, 660 В соответственно.
Теперь логичный вопрос: если двигателю нет разницы по какой схеме он будет подключен, а важно лишь напряжение на обмотках, то зачем вообще делать двигатели с разным номинальным напряжением на этих самых обмотках?
Двигатели малой мощности
D 230V / Y 400V
Для того, чтобы двигатель можно было так подключить в однофазную сеть, его номинальное напряжение каждой обмотки должно быть равно фазному напряжению сети. Это значит, что если двигатель планируется использовать в России или Европе, то номинальное напряжение обмотки должно быть равно 230 В. В таком случае этот двигатель можно будет использовать как в трёхфазной сети с линейным напряжением 400 В (подключение звезда), так и в однофазной сети 230 В (подключение треугольником через конденсатор). Это те самые двигатели, где на шильдике написано напряжение D 220V / Y 380V.
Соответственно, если нужно такой двигатель использовать в стране с более низким линейным напряжением, например, в США (где линейной напряжение 240 В, а фазное – 120 В при частоте тока 60 Гц), то по-нормальному подключить такой двигатель в их однофазную сеть через конденсатор не получится. Однако, по крайней мере, можно использовать 3-фазное подключение треугольником. Для такого подключения потребуется немного более высокое напряжение, чем 230 В (из-за частоты тока 60 Гц), но у них там как раз 240 В, что как раз подходит.
D 115V / Y 230V
Одновременно с этим, маломощные двигатели, предназначенные для стран, где стандартное напряжение ниже, чем у нас, будут подключаться как D 127V / Y 220V. Однако, двигатели с такой надписью на шильдике вы вряд ли найдёте, потому что 127 В, 50 Гц – это очень малораспространённое напряжение в мире (см. тут). Поэтому, скорее всего, вам встретится двигатель с шильдиком, где будет указано напряжение D 115V / Y 208-230V.
Насчет заморочки с 208 вольтами можно почитать в этой статье.
Подключить такой двигатель к стандартной российской трёхфазной сети (все три фазы) можно только через преобразователь частоты переменного тока, поскольку на них есть возможность переключения линейного напряжения на выходе: 230 / 400 В.
В однофазную сеть можно подключить звездой через конденсатор. Тогда напряжение, подаваемое на каждое обмотку, будет составлять половину фазного напряжения сети (230 В / 2 = 115 В). Выглядит это вот так:
Двигатели мощности более 5 кВт
D 400V / Y 690V
Для двигателей мощнее 5 кВт обычно не предусматривают возможность подключения в однофазную сеть, т.е. номинальное напряжение обмоток делают такое, которое соответствует линейному напряжению. Т.е. штатной схемой подключения таких двигателей в трёхфазную сеть является треугольник. В России и Европе это двигатели с номинальным напряжением обмоток 400В, т.е. где на шильдике написано D 400V / Y 690V.
Для определённых задач, где на валу двигателя находится свободная нагрузка (системы вентиляции, осевые насосы), ну, и вообще те задачи, где возможно регулирование скорости вращения вала только лишь напряжением (трансформатором), часто используют схему подключения “звезда” при старте с последующим переключением на “треугольник”. Т.е. при старте на обмотку подаётся заниженное напряжение 230В вместо номинальных 400В, а затем происходит переключение на штатный режим (т.е. на треугольник). Из-за свободной нагрузки на валу момент вращения при старте на низком напряжении также будет ниже, т.е. пусковой ток будет не столь высок, как при старте на номинальном напряжении. Поэтому такой пуск двигателя называют “щадящим”.
Следует помнить, что для нагрузок, требующих большого момента при запуске, подобный режим приведет напротив, к возрастанию тока в обмотках и последующим неприятным событиям.
Кроме того, надо иметь ввиду, что подключение двигателей даже со свободной нагрузкой на валу звездой для “щадящего старта” вовсе не означает, что если по такой схеме постоянно эксплуатировать двигатель (не переходя на треугольник), то такой режим станет “щадящим” для него. Низкий момент при старте ещё не означает, что заниженное напряжение годится для его нормальной работы, поскольку сам двигатель (со своими номинальными характеристиками) обычно как раз и подбирается под конкретную нагрузку. Поэтому постоянная эксплуатация двигателей на напряжении ниже номинального иногда приводит к их выходу из строя. Чтобы не было неприятностей двигатель всегда надо эксплуатировать на номинальном напряжении, а если требуется снизить обороты вращения вала, то тогда нужно использовать редукторы или преобразователи частоты переменного тока, а не пытаться решить вопрос самым дешёвым способом. К слову сказать, частотник тоже меняет не только частоту тока, но и напряжение, однако, он это делает с умом.
D 220V / Y 440V
Двигатели мощностью выше 5 кВт, изготовленные в США, будут иметь номинальное напряжение обмотки 220 В, т.е. на шильдике будет написано D 220V / Y 440V (для 60 Гц). Подключать такие двигатели к российской трёхфазной сети 400 В следует звездой, а к российской однофазной сети через конденсатор – треугольником. Касательно величин напряжения, есть двигатели, где более подробно расписано подключение для сетей 50 Гц и 60 Гц, например вот так:
{SOURCE}
Схема подключения звезда — Всё о электрике
Звезда и треугольник принцип подключения. Особенности и работа
Для увеличения мощности передачи без увеличения напряжения сети, снижения пульсаций напряжения в блоках питания, для уменьшения числа проводов при подключении нагрузки к питанию, применяют различные схемы соединения обмоток источников питания и потребителей (звезда и треугольник).
Схемы
Обмотки генераторов и приемников при работе с 3-фазными сетями могут соединяться с помощью двух схем: звезды и треугольника. Такие схемы имеют между собой несколько отличий, различаются также нагрузкой по току. Поэтому, перед подключением электрических машин необходимо выяснить разницу в этих двух схемах — звезда и треугольник.
Схема звезды
Соединение различных обмоток по схеме звезды предполагает их подключение в одной точке, которая называется нулевой (нейтральной), и имеет обозначение на схемах «О», либо х, у, z. Нулевая точка может иметь соединение с нулевой точкой источника питания, но не во всех случаях такое соединение имеется. Если такое соединение есть, то такая система считается 4-проводной, а если нет такого соединения, то 3-проводной.
Схема треугольника
При такой схеме концы обмоток не объединяются в одну точку, а соединяются с другой обмоткой. То есть, получается схема, похожая по виду на треугольник, и соединение обмоток в ней идет последовательно друг с другом. Нужно отметить отличие от схемы звезды в том, что в схеме треугольника система бывает только 3-проводной, так как общая точка отсутствует.
В схеме треугольника при отключенной нагрузке и симметричной ЭДС равно 0.
Фазные и линейные величины
В 3-фазных сетях питания имеется два вида тока и напряжения – это фазные и линейные. Фазное напряжение – это его величина между концом и началом фазы приемника. Фазный ток протекает в одной фазе приемника.
При применении схемы звезды фазными напряжениями являются Ua, Ub, Uc, а фазными токами являются I a, I b, I c. При применении схемы треугольника для обмоток нагрузки или генератора фазные напряжения — Uaв, Ubс, Ucа, фазные токи – I ac, I bс, I cа.
Линейные значения напряжения измеряются между началами фаз или между линейных проводников. Линейный ток протекает в проводниках между источником питания и нагрузкой.
В случае схемы звезды линейные токи равны фазным, а линейные напряжения равны U ab, Ubc, U ca. В схеме треугольника получается все наоборот – фазные и линейные напряжения равны, а линейные токи равны I a, I b, I c.
Большое значение уделяется направлению ЭДС напряжений и токов при анализе и расчете 3-фазных цепей, так как его направление влияет на соотношение между векторами на диаграмме.
Особенности схем
Между этими схемами есть существенная разница. Давайте разберемся, для чего в различных электроустановках используют разные схемы, и в чем их особенности.
Во время пуска электрического мотора ток запуска имеет повышенную величину, которая больше его номинального значения в несколько раз. Если это механизм с низкой мощностью, то защита может и не сработать. При включении мощного электромотора защита обязательно сработает, отключит питание, что обусловит на некоторое время падение напряжения и перегорание предохранителей, или отключение электрических автоматов. Электродвигатель будет работать с малой скоростью, которая меньше номинальной.
Видно, что имеется немало проблем, возникающих из-за большого пускового тока. Необходимо каким-либо образом снижать его величину.
Для этого можно применить некоторые методы:
- Подключить на запуск электродвигателя реостат, дроссель, либо трансформатор.
- Изменить вид соединения обмоток ротора электродвигателя.
В промышленности в основном применяют второй способ, так как он наиболее простой и дает высокую эффективность. Здесь работает принцип переключения обмоток электромотора на такие схемы, как звезда и треугольник. То есть, при запуске мотора его обмотки имеют соединение «звезда», после набора эксплуатационных оборотов, схема соединения изменяется на «треугольник». Этот процесс переключения в промышленных условиях научились автоматизировать.
В электромоторах целесообразно применение сразу двух схем — звезда и треугольник. К нулевой точке необходимо подключить нейтраль источника питания, так как во время использования таких схем возникает повышенная вероятность перекоса фазных амплитуд. Нейтраль источника компенсирует эту асимметрию, которая возникает вследствие разных индуктивных сопротивлений обмоток статора.
Достоинства схем
Соединение по схеме звезды имеются важные преимущества:
- Плавный пуск электрического мотора.
- Позволяет функционировать электродвигателю с заявленной номинальной мощностью, соответствующей паспорту.
- Электродвигатель будет иметь нормальный рабочий режим при различных ситуациях: при высоких кратковременных перегрузках, при длительных незначительных перегрузках.
- При эксплуатации корпус электродвигателя не перегреется.
Основным достоинством схемы треугольника является получение от электродвигателя наибольшей возможной мощности работы. Целесообразно поддерживать режимы эксплуатации по паспорту двигателя. При исследовании электромоторов со схемой треугольника выяснилось, что его мощность повышается в 3 раза, по сравнению со схемой звезды.
При рассмотрении генераторов, схемы – звезда и треугольник по параметрам аналогичны при функционировании электродвигателей. Выходное напряжение генератора будет больше в схеме треугольника, чем в схеме звезды. Однако, при повышении напряжения снижается сила тока, так как по закону Ома эти параметры обратно пропорциональны друг другу.
Поэтому можно сделать вывод, что при разных соединениях концов обмоток генератора можно получить два разных номинала напряжения. В современных мощных электромоторах при запуске схемы – звезда и треугольник переключаются автоматически, так как это позволяет снизить нагрузку по току, возникающей при пуске мотора.
Процессы, происходящие при изменении схемы звезда и треугольник в разных случаях
Здесь, изменение схемы — имеется ввиду переключение на щитах и в клеммных коробках электрических устройств, при условии, что имеются выводы обмоток.
Обмотки генератора и трансформатора
При переходе со звезды в треугольник напряжение уменьшается с 380 до 220 вольт, мощность остается прежней, так как фазное напряжение не изменяется, хотя линейный ток увеличивается в 1,73 раза.
При обратном переключении возникают обратные явления: линейное напряжение увеличивается с 220 до 380 вольт, а фазные токи не изменяются, однако линейные токи снижаются в 1,73 раза. Поэтому можно сделать вывод, что если есть вывод всех концов обмоток, то вторичные обмотки трансформатора и генераторы можно применять на два типа напряжения, которые отличаются в 1,73 раза.
Лампы освещения
При переходе со звезды в треугольник лампы сгорят. Если переключение сделать обратное, при условии, что лампы при треугольнике горели нормально, то лампы будут гореть тусклым светом. Без нулевого провода лампы можно соединять звездой при условии, что их мощность одинакова, и распределяется равномерно между фазами. Такое подключение применяется в театральных люстрах.
Чем отличаются соединения звездой и треугольником
Питание асинхронного электродвигателя происходит от трехфазной сети с переменным напряжением. Такой двигатель, при простой схеме подключения, оснащен тремя обмотками, расположенными на статоре. Каждая обмотка имеет сдвиг друг относительно друга на угол 120 градусов. Сдвиг на такой угол предназначен для создания вращения магнитного поля.
Концы фазных обмоток электродвигателя выведены на специальную «колодку». Выполнено это с целью удобства соединения. В электротехнике используют основных 2 метода подключения асинхронных электродвигателей: методом соединения “треугольника” и метод “звезды”. При соединении концов применяют специально предназначенные для этого перемычки.
Различия между «звездой» и «треугольником»
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.
Соединение «звездой» и его преимущества
Каждая из трех рабочих обмоток электродвигателя имеет два вывода – соответственно начало и конец. Концы всех трех обмоток соединяют в одну общую точку, так называемую нейтраль.
При наличии нейтрального провода в цепи схему называют 4-х проводной, в противном случае, она будет считаться 3-х проводной.
Начало выводов присоединяют к соответствующим фазам питающей сети. Приложенное напряжение на таких фазах составляет 380 В, реже 660 В.
Основные преимущества применения схемы «звезда»:
- Устойчивый и длительный режим безостановочной работы двигателя;
- Повышенная надежность и долговечность, за счет снижения мощности оборудования;
- Максимальная плавность пуска электрического привода;
- Возможность воздействия кратковременной перегрузки;
- В процессе эксплуатации корпус оборудования не перегревается.
Существует оборудование с внутренним соединением концов обмоток. На колодку такого оборудования будет выведено всего лишь три вывода, что не позволяет применить другие методы соединения. Выполненное в таком виде электрооборудование, для своего подключения не требует грамотных специалистов.
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезда
Соединение «треугольником» и его преимущества
Принцип соединения «треугольник» заключается в последовательном соединении конца обмотки фазы А с началом обмотки фазы В. И дальше по аналогии – конец одной обмотки с началом другой. В итоге конец обмотки фазы С замыкает электрическую цепь, создавая неразрывный контур. Данную схему можно назвать было кругом, если бы не структура монтирования. Форму треугольника предает эргономичное размещение соединения обмоток.
При соединении «треугольником» на каждой из обмоток, присутствует линейное напряжение равное 220В или 380В.
Основные преимущества применения схемы «треугольник»:
- Увеличение до максимального значения мощности электрооборудования;
- Использование пускового реостата;
- Повышенный вращающийся момент;
- Большие тяговые усилия.
Недостатки:
- Повышенный ток пуска;
- При длительной работе двигатель сильно греется.
Метод соединения обмоток двигателя «треугольником» широко используется при работе с мощными механизмами и наличия высоких пусковых нагрузок. Большой вращающий момент создается за счет увеличения показателей ЭДС самоиндукции, вызванных протекающими большими токами.
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме треугольник
Тип соединения «звезда-треугольник»
В сложных механизмах, зачастую используется комбинированная схема «звезда-треугольник». При таком переключении резко вырастает мощность, и если двигатель по техническим характеристикам не предназначен для работы по методу «треугольника», то он перегреется и сгорит.
В этом случае напряжение на соединении каждой обмотки будет в 1,73 раза меньше, следовательно, будет меньше и протекающий в этот период ток. Дальше происходит увеличение частоты и продолжение снижения показания тока. Тогда применяя релейно-контактную схему, произойдет переключение со «звезды» на «треугольник».
В итоге, используя данную комбинацию, получим максимальную надежность и эффективную продуктивность используемого электрического оборудования, не боясь вывести ее из строя.
Переключение «звезда-треугольник» допустимо для электродвигателей с облегченным режимом пуска. Этот метод неприменим, если необходимо понизить ток пуска и одновременно не снижать большой пусковой момент. В этом случае применяют двигатель с фазным ротором с пусковым реостатом.
Основные преимущества комбинации:
- Увеличение срока службы. Плавный пуск позволяет избежать неравномерности нагрузки на механическую часть установки;
- Возможность создания двух уровней мощности.
Схема подключения звезда
Произошёл тут такой случай. Принёс человек в ремонт новый двигатель, который проработал у него 10 секунд и задымил. Двигатель он подключил треугольником в обычную трехфазную сеть, а на шильдике двигателя есть схема, на которой написано: треугольник – 230 В. звезда – 400 В. В общем, подключил он неправильно, потому двигатель и сгорел.
Для тех, кто не понимает, почему нельзя делать так, как сделал сделал тот товарищ, спаливший двигатель, предназначена эта статья.
Вот всем известные схемы подключения треугольником (D) и звездой (Y):
Совершенно неважно как вы подключаете двигатель: звездой или треугольником. Важно только то, какое напряжение вы подаёте на обмотки двигателя. Будет ли это напряжение получаться как межфазное (треугольник) или как фазное (между фазой и нулевой точкой – звезда) – двигателю это совершенно неважно.
Если у вас есть двигатель с номинальным напряжением обмотки 220 В и есть две разные трёхфазные сети, у одной из которых линейное напряжение 380 В (220 В на фазу), а у другой – 220 В (127 В на фазу), то к первой вы можете подключать двигатель звездой, а ко второй – треугольником, разницы для двигателя не будет никакой, отличаться будут лишь токи, протекающие в проводниках на линии, ведущей к двигателю.
Линейное напряжение трёхфазной сети – это межфазное напряжение, именно оно обозначается на шильдиках двигателей. Фазное напряжение (между фазой и нейтралью) на шильдиках не обозначается.
Условно говоря, вы можете считать, что на шильдике обозначено фазное напряжение, но только в том случае, если собираетесь подключать двигатель только к одной фазе через конденсатор.
Для сетей переменного тока 50 Гц линейное напряжение выше фазного в квадратный корень из трёх раз (т.е. примерно в 1.73 раза, т.е. 220 х 1.73 = 380).
Для такого двигателя на шильдике будет написано: D/Y 220V / 380V, 4.9А / 2.8А. Соответственно, в этих двух случаях отличаются только токи в проводниках, ведущих к двигателю (именно они указаны на шильдике, в то время как ток на обмотке будет одинаковый, что видно на рисунке сверху). Следовательно, для России (линейное напряжение 400 В) для такого двигателя надо использовать схему подключения звезда.
Номинальное напряжение обмотки большинства двигателей при частоте тока 50 Гц обычно составляет либо 127 В , либо 230 В, либо 400 В, либо 690 В. Ну, или как было раньше: 220, 380, 660 В соответственно.
Теперь логичный вопрос: если двигателю нет разницы по какой схеме он будет подключен, а важно лишь напряжение на обмотках, то зачем вообще делать двигатели с разным номинальным напряжением на этих самых обмотках?
Двигатели малой мощности
D 230V / Y 400V
Для того, чтобы двигатель можно было так подключить в однофазную сеть, его номинальное напряжение каждой обмотки должно быть равно фазному напряжению сети. Это значит, что если двигатель планируется использовать в России или Европе, то номинальное напряжение обмотки должно быть равно 230 В. В таком случае этот двигатель можно будет использовать как в трёхфазной сети с линейным напряжением 400 В (подключение звезда), так и в однофазной сети 230 В (подключение треугольником через конденсатор). Это те самые двигатели, где на шильдике написано напряжение D 220V / Y 380V.
Соответственно, если нужно такой двигатель использовать в стране с более низким линейным напряжением, например, в США (где линейной напряжение 240 В, а фазное – 120 В при частоте тока 60 Гц), то по-нормальному подключить такой двигатель в их однофазную сеть через конденсатор не получится. Однако, по крайней мере, можно использовать 3-фазное подключение треугольником. Для такого подключения потребуется немного более высокое напряжение, чем 230 В (из-за частоты тока 60 Гц), но у них там как раз 240 В, что как раз подходит.
D 115V / Y 230V
Одновременно с этим, маломощные двигатели, предназначенные для стран, где стандартное напряжение ниже, чем у нас, будут подключаться как D 127V / Y 220V. Однако, двигатели с такой надписью на шильдике вы вряд ли найдёте, потому что 127 В, 50 Гц – это очень малораспространённое напряжение в мире (см. тут). Поэтому, скорее всего, вам встретится двигатель с шильдиком, где будет указано напряжение D 115V / Y 208-230V.
Насчет заморочки с 208 вольтами можно почитать в этой статье.
Подключить такой двигатель к стандартной российской трёхфазной сети (все три фазы) можно только через преобразователь частоты переменного тока, поскольку на них есть возможность переключения линейного напряжения на выходе: 230 / 400 В.
В однофазную сеть можно подключить звездой через конденсатор. Тогда напряжение, подаваемое на каждое обмотку, будет составлять половину фазного напряжения сети (230 В / 2 = 115 В). Выглядит это вот так:
Двигатели мощности более 5 кВт
D 400V / Y 690V
Для двигателей мощнее 5 кВт обычно не предусматривают возможность подключения в однофазную сеть, т.е. номинальное напряжение обмоток делают такое, которое соответствует линейному напряжению. Т.е. штатной схемой подключения таких двигателей в трёхфазную сеть является треугольник. В России и Европе это двигатели с номинальным напряжением обмоток 400В, т.е. где на шильдике написано D 400V / Y 690V.
Для определённых задач, где на валу двигателя находится свободная нагрузка (системы вентиляции, осевые насосы), ну, и вообще те задачи, где возможно регулирование скорости вращения вала только лишь напряжением (трансформатором), часто используют схему подключения “звезда” при старте с последующим переключением на “треугольник”. Т.е. при старте на обмотку подаётся заниженное напряжение 230В вместо номинальных 400В, а затем происходит переключение на штатный режим (т.е. на треугольник). Из-за свободной нагрузки на валу момент вращения при старте на низком напряжении также будет ниже, т.е. пусковой ток будет не столь высок, как при старте на номинальном напряжении. Поэтому такой пуск двигателя называют “щадящим”.
Следует помнить, что для нагрузок, требующих большого момента при запуске, подобный режим приведет напротив, к возрастанию тока в обмотках и последующим неприятным событиям.
Кроме того, надо иметь ввиду, что подключение двигателей даже со свободной нагрузкой на валу звездой для “щадящего старта” вовсе не означает, что если по такой схеме постоянно эксплуатировать двигатель (не переходя на треугольник), то такой режим станет “щадящим” для него. Низкий момент при старте ещё не означает, что заниженное напряжение годится для его нормальной работы, поскольку сам двигатель (со своими номинальными характеристиками) обычно как раз и подбирается под конкретную нагрузку. Поэтому постоянная эксплуатация двигателей на напряжении ниже номинального иногда приводит к их выходу из строя. Чтобы не было неприятностей двигатель всегда надо эксплуатировать на номинальном напряжении, а если требуется снизить обороты вращения вала, то тогда нужно использовать редукторы или преобразователи частоты переменного тока, а не пытаться решить вопрос самым дешёвым способом. К слову сказать, частотник тоже меняет не только частоту тока, но и напряжение, однако, он это делает с умом.
D 220V / Y 440V
Двигатели мощностью выше 5 кВт, изготовленные в США, будут иметь номинальное напряжение обмотки 220 В, т.е. на шильдике будет написано D 220V / Y 440V (для 60 Гц). Подключать такие двигатели к российской трёхфазной сети 400 В следует звездой, а к российской однофазной сети через конденсатор – треугольником. Касательно величин напряжения, есть двигатели, где более подробно расписано подключение для сетей 50 Гц и 60 Гц, например вот так:
{SOURCE}
Соединение фаз потребителей электроэнергии в звезду
Схема соединения фаз электроприемников «звезда» получила очень широкое распространение в электроэнергетике. Принципиальная схема соединения звездой показана ниже:
Из схемы видно, что фазные напряжения приемника Ua, Ub, Uc не равны линейным напряжениям Uab, Ubc, Uca. Если применить к контурам aNba, bNcb, cNac второй закон Кирхгофа получим соотношение для фазных и линейных напряжений:
Если сопротивления нейтрального провода и линейных проводов не учитывать, то можно предположить, что напряжение на клеммах генератора и электроприемника равны. Вследствие указанного равенства векторные диаграммы для источника и приемника электрической энергии будут одинаковы.
Фазные и линейные напряжения приемника, как и источника, будут образовывать две симметричные системы напряжений. Соответственно между фазными и линейными значениями напряжений будет существовать определенная зависимость:
Далее будет показано, что соотношение (2) будет справедливо лишь при определенных условиях, а также в случае отсутствия нулевого провода, то есть в трехпроводной сети.
Исходя из указанного выше соотношения (2) можно сделать вывод, что соединение звездой лучше применять в случае, когда каждая фаза трехфазного электроприемника или однофазные приемники рассчитаны на напряжение в
раз меньше, чем номинальное линейное напряжение сети.
Также из схемы соединения звезда (смотри схему выше) видно, что при соединении приемников звездой фазные токи будут равны линейным:
Применив первый закон Кирхгофа можно получить соотношение между токами при соединении электроприемников звездой:
Зная фазные токи с помощью формулы (4) можно вычислить ток нейтрального провода IN. В случае отсутствия нейтрального провода справедливо будет выражение:
Симметричная нагрузка при соединении приемников звездой
Нагрузка считается симметричной тогда, когда реактивные и активные сопротивления каждой фазы будут равны, то есть выполняется равенство:
Условие симметричности также может быть выражено через комплексные сопротивления Za = Zb = Zc.
Симметричная нагрузка в сети возникает при подключении трехфазных электроприемников. Будем считать, что данная система имеет нейтральный провод.
В отношении любой из фаз при симметричной нагрузке будут справедливы все формулы, полученные для однофазной сети, например для фазы А:
Так как в четырехпроводной цепи Ua = Ub = Uc = Uл / , то при симметричной нагрузке:
Векторная диаграмма при симметричной активно-индуктивной нагрузке приведена выше. Из приведенных выражений и векторной диаграммы следует, что при симметричной нагрузке образуется симметричная система токов, поэтому ток в нейтральном проводе будет равен IN = Ia + Ib + Ic = 0.
Отсюда можно сделать вывод, что при симметричной нагрузке отключение нейтрального провода не приведет к серьезным нарушениям работы электроприемников, то есть не произойдет изменение фазных напряжений, углов сдвига, токов, мощностей.
Из сказанного выше следует, что при симметричной нагрузке в нейтральном проводе нет необходимости, и довольно часто в симметричных системах нейтральный провод не применяется.
Мощность трехфазного приемника электрической энергии при симметричной нагрузке можно выразить формулами:
Как правило, для трехфазных приемников электрической энергии в качестве номинальных параметров указываются линейные напряжения и токи. Исходя из этого, целесообразней выражать мощность трехфазной цепи тоже через линейные напряжения и тока, поэтому подставим в формулу (6) линейные значения и получим:
Пример
К трехфазной электрической цепи с линейным напряжением Uл = Uab = Ubc = Uca = 380 В необходимо подключить трехфазный электроприемник, каждая фаза которого рассчитывается на фазное напряжение в 220 В и имеет активное сопротивление rф = 10 Ом и индуктивное сопротивление хф = 10 Ом, которые соединены последовательно. Необходимо определить мощности, углы сдвига между токами и напряжениями (cos φ) и фазные токи.
Решение
Каждая фаза потребителя электрической энергии рассчитана на напряжение в раз меньше номинального, то фазы потребителя нужно соединять в звезду. Поскольку нагрузка в данном случае симметричная, то нулевой провод (нейтраль) к потребителю можно не подводить.
Фазные тока, углы сдвига cos φ, а также полны сопротивления фаз будут иметь вид:
Активная, реактивная и полная мощности приемника, а также любой фазы будут равны:
Векторная диаграмма для данной системы приводилась выше.
Несимметричная нагрузка при соединении приемников звездой
Нагрузка трехфазной электрической сети будет считаться несимметричной, если хотя бы одно из фазных сопротивлений не равно другим. Проще говоря, сопротивления фаз не равны, например: ra = rb = rc, xa = xb ≠ xc. В общем случае считают, что несимметричная нагрузка возникает при отключении одной из фаз.
Возникает не симметрия чаще всего при подключении к трехфазной сети однофазных электроприемников. Они могут иметь различные мощности, режимы работы, различное территориальное расположение, что тоже влияет на величину фазной нагрузки.
В случае, когда необходимо подключить однофазные потребители электрической энергии, для более равномерной загрузки их делят на три примерно одинаковые по мощности группы.
Один вывод однофазных потребителей подключают к одной из трех фаз, а второй вывод подключают к нейтральному проводу. Так как все электроприемники рассчитываются на одно напряжение, то в пределах каждой фазы они соединяются параллельно.
Главной особенностью электрической сети несимметричной нагрузкой является то, что она должна в обязательном порядке иметь нейтральный провод. Это объяснимо тем, что при его отсутствии величины фазных напряжений будут в значительной степени зависеть от величины не симметрии сети, то есть от величин и характера сопротивления каждой из фаз. Поскольку сопротивления фаз могут варьироваться довольно в широких пределах в зависимости от количества подключенных электроприемников, также широко будет варьироваться и напряжения на потребителях электрической энергии, а это недопустимо.
Для иллюстрации выше сказанного ниже приведена векторная диаграмма для трехфазной несимметричной цепи при наличии нейтрального провода:
Ниже приведена приведена векторная диаграмма для этой же цепи, но при отсутствии нулевого рабочего (нейтрального) провода:
Также можно посмотреть видео, где объясняется, что может произойти в электрической цепи при обрыве нулевого провода:
Необходимость нулевого провода станет еще более очевидной, если представить, что вам необходимо подключить однофазного потребителя к одной из фаз, при этом остальные две подключать нельзя, так как приемник рассчитан на фазное напряжение 220 В, а не на линейное 380В, как в таком случае получить замкнутый контур для протекания электрического тока? Только использовать нулевой рабочий проводник.
Для повышения надежности соединения электроприемников в цепь нулевого рабочего проводника не устанавливают коммутационную аппаратуру (автоматические выключатели, предохранители или разъединители).
Фазные токи, углы сдвига, а также фазные мощности при несимметричной нагрузке будут различными. Для вычисления их фазных значений можно применить формулу (5), а вот для вычисления трехфазной мощности формула (6) уже не подходит. Для определения мощностей необходимо пользоваться выражением:
Если существует необходимость определения тока нейтрального провода, то необходимо решать задачу комплексным методом. Если существует векторная диаграмма, то определить ток можно по ней.
Пример
В осветительной электрической сети с напряжением в 220 В в фазе А включено 20 ламп, фазе В – 10 ламп, а в фазе С – 5 ламп. Параметры лампы Uном = 127 В, Рном = 100 Вт. Необходимо определить ток нейтрального провода и каждой лампы.
Решение
Если учесть, что лампы накаливания имеют только активное сопротивление (реактивное слишком мало и им пренебрегают), то по формуле мощности определим ток лампы, а по закону Ома ее сопротивление:
Зная число и сопротивление ламп нетрудно определить сопротивления фаз, а также фазные токи:
Для определения тока в нейтральном проводе IN решим задачу комплексным методом. Так как при сделанных ранее допущениях комплексные напряжения приемника равны комплексным ЭДС источника, получим:
Где комплексные значения фазных сопротивлений будут равны Za = 8,05 Ом, Zb = 16,1 Ом, Zс = 32,2 Ом.
Комплексные значения токов, а также действующее значение тока нейтрального провода будут иметь вид:
Лекция по теме «СОЕДИНЕНИЕ «ЗВЕЗДА» И «ТРЕУГОЛЬНИК». ПРИНЦИП ПОДКЛЮЧЕНИЯ. ОСОБЕННОСТИ И РАБОТА»
СОЕДИНЕНИЕ «ЗВЕЗДА» И «ТРЕУГОЛЬНИК».
ПРИНЦИП ПОДКЛЮЧЕНИЯ. ОСОБЕННОСТИ И РАБОТА.
До сих пор мы изучали переменный ток, который создавался одной э. д. с. Такой ток называется однофазным переменным током. Система из трех однофазных токов, создаваемых тремя э. д. с. одной частоты, но сдвинутых один относительно другого на одну треть периода (120°), называется трехфазным током.
Нагрузка в трехфазной электрической цепи подразделяется на симметричную и несимметричную.
При симметричной нагрузке сопротивления фаз совпадают как по величине, так и по характеру.
Нагрузка считается несимметричной, когда сопротивление хотя бы одной из фаз не равно сопротивлениям других фаз.
Для увеличения мощности передачи без увеличения напряжения сети, снижения пульсаций напряжения в блоках питания, для уменьшения числа проводов при подключении нагрузки к питанию, применяют различные схемы соединения обмоток источников питания и потребителей («звезда» и «треугольник»).
Схемы.
Обмотки генераторов и приемников при работе с 3-фазными сетями могут соединяться с помощью двух схем: звезды и треугольника. Такие схемы имеют между собой несколько отличий, различаются также нагрузкой по току. Поэтому, перед подключением электрических машин необходимо выяснить разницу в этих двух схемах — «звезда» и «треугольник».
Схема «звезда».
Соединение различных обмоток по схеме «звезда» предполагает их подключение в одной точке, которая называется нулевой (нейтральной), и имеет обозначение на схемах «О», либо х, у, z. Нулевая точка может иметь соединение с нулевой точкой источника питания, но не во всех случаях такое соединение имеется. Если такое соединение есть, то такая система считается 4-проводной, а если нет такого соединения, то 3-проводной.
Схема «треугольника».
При такой схеме концы обмоток не объединяются в одну точку, а соединяются с другой обмоткой. То есть, получается схема, похожая по виду на «треугольник», и соединение обмоток в ней идет последовательно друг с другом.
Нужно отметить отличие от схемы «звезда» в том, что в схеме «треугольник» система бывает только 3-проводной, так как общая точка отсутствует.
В схеме треугольника при отключенной нагрузке и симметричной ЭДС равно 0.
Фазные и линейные величины.
В 3-фазных сетях питания имеется два вида тока и напряжения – это фазные и линейные.
Фазное напряжение – это его величина между концом и началом фазы приемника.
Фазный ток протекает в одной фазе приемника.
При применении схемы «звезда» фазными напряжениями являются Ua, Ub, Uc,
а фазными токами являются I a, I b, I c.
При применении схемы «треугольник» для обмоток нагрузки или генератора фазные напряжения — Uaв, Ubс, Ucа, фазные токи – I ac, I bс, I cа.
Линейные значения напряжения измеряются между началами фаз или между линейных проводников. Линейный ток протекает в проводниках между источником питания и нагрузкой.
В случае схемы «звезда» линейные токи равны фазным, а линейные напряжения равны U ab, Ubc, U ca.
В схеме «треугольник» получается все наоборот – фазные и линейные напряжения равны, а линейные токи равны I a, I b, I c.
Большое значение уделяется направлению ЭДС напряжений и токов при анализе и расчете 3-фазных цепей, так как его направление влияет на соотношение между векторами на диаграмме.
Особенности схем.
Между этими схемами есть существенная разница. Давайте разберемся, для чего в различных электроустановках используют разные схемы, и в чем их особенности.
Во время пуска электрического мотора ток запуска имеет повышенную величину, которая больше его номинального значения в несколько раз. Если это механизм с низкой мощностью, то защита может и не сработать. При включении мощного электромотора защита обязательно сработает, отключит питание, что обусловит на некоторое время падение напряжения и перегорание предохранителей, или отключение электрических автоматов. Электродвигатель будет работать с малой скоростью, которая меньше номинальной.
Видно, что имеется немало проблем, возникающих из-за большого пускового тока. Необходимо каким-либо образом снижать его величину.
Для этого можно применить некоторые методы:
Подключить на запуск электродвигателя реостат, дроссель, либо трансформатор.
Изменить вид соединения обмоток ротора электродвигателя.
В промышленности в основном применяют второй способ, так как он наиболее простой и дает высокую эффективность. Здесь работает принцип переключения обмоток электромотора на такие схемы, как звезда и треугольник. То есть, при запуске мотора его обмотки имеют соединение «звезда», после набора эксплуатационных оборотов, схема соединения изменяется на «треугольник». Этот процесс переключения в промышленных условиях научились автоматизировать.
В электромоторах целесообразно применение сразу двух схем — «звезда» и «треугольник». К нулевой точке необходимо подключить нейтраль источника питания, так как во время использования таких схем возникает повышенная вероятность перекоса фазных амплитуд. Нейтраль источника компенсирует эту асимметрию, которая возникает вследствие разных индуктивных сопротивлений обмоток статора.
Построение векторных диаграмм ( см. видео по ссылке:
https://www.youtube.com/ ›watch?v=wcyQvK84lsU
youtube.com›watch?v=XBoF0gFU_FI)
Достоинства схем.
Соединение по схеме звезды имеются важные преимущества:
Плавный пуск электрического мотора.
Позволяет функционировать электродвигателю с заявленной номинальной мощностью, соответствующей паспорту.
Электродвигатель будет иметь нормальный рабочий режим при различных ситуациях: при высоких кратковременных перегрузках, при длительных незначительных перегрузках.
При эксплуатации корпус электродвигателя не перегреется.
Основным достоинством схемы треугольника является получение от электродвигателя наибольшей возможной мощности работы. Целесообразно поддерживать режимы эксплуатации по паспорту двигателя. При исследовании электромоторов со схемой треугольника выяснилось, что его мощность повышается в 3 раза, по сравнению со схемой звезды.
При рассмотрении генераторов, схемы – звезда и треугольник по параметрам аналогичны при функционировании электродвигателей. Выходное напряжение генератора будет больше в схеме треугольника, чем в схеме звезды. Однако, при повышении напряжения снижается сила тока, так как по закону Ома эти параметры обратно пропорциональны друг другу.
Поэтому можно сделать вывод, что при разных соединениях концов обмоток генератора можно получить два разных номинала напряжения. В современных мощных электромоторах при запуске схемы – звезда и треугольник переключаются автоматически, так как это позволяет снизить нагрузку по току, возникающей при пуске мотора.
Процессы, происходящие при изменении схемы «звезда» и «треугольник» в разных случаях.
Здесь, изменение схемы — имеется ввиду переключение на щитах и в клеммных коробках электрических устройств, при условии, что имеются выводы обмоток.
Обмотки генератора и трансформатора.
При переходе со звезды в треугольник напряжение уменьшается с 380 до 220 вольт, мощность остается прежней, так как фазное напряжение не изменяется, хотя линейный ток увеличивается в 1,73 раза.
При обратном переключении возникают обратные явления: линейное напряжение увеличивается с 220 до 380 вольт, а фазные токи не изменяются, однако линейные токи снижаются в 1,73 раза. Поэтому можно сделать вывод, что если есть вывод всех концов обмоток, то вторичные обмотки трансформатора и генераторы можно применять на два типа напряжения, которые отличаются в 1,73 раза.
Лампы освещения.
При переходе со «звезда» в «треугольник» лампы сгорят. Если переключение сделать обратное, при условии, что лампы при треугольнике горели нормально, то лампы будут гореть тусклым светом. Без нулевого провода лампы можно соединять звездой при условии, что их мощность одинакова, и распределяется равномерно между фазами. Такое подключение применяется в театральных люстрах.
Рассмотрим примеры решения задач.
Задача 1.
Освещение здания питается от четырехпроводной трехфазной сети с линейным напряжением UЛ = 380 В. Первый этаж питается от фазы «А» и потребляет мощность 1760 Вт, второй – от фазы «В» и потребляет мощность 2200 Вт, третий – от фазы «С», его мощность 2640 Вт. Составить электрическую схему цепи, рассчитать токи, потребляемые каждой фазой, и ток в нейтральном проводе, вычислить активную мощность всей нагрузки. Построить векторную диаграмму.
Анализ и решение задачи 1
Схема цепи показана на рис. 1
Лампы освещения соединяются по схеме звезда с нейтральным проводом.
Рис. 1
Расчет фазных напряжений и токов. При соединении звездой UЛ = 
UФ, отсюда UФ = UЛ / = 380 / = 220 В. Осветительная нагрузка имеет коэффициент мощности cos φ = 1, поэтому PФ = UФ · IФ и фазные токи будут равны:
IА = PА / UФ = 1760 / 220 = 8 А; IB = PB / UФ = 2200 / 220 = 10 А; IC = PC / UФ = 2640 / 220 = 12 А.
Построение векторной диаграммы и определение тока в нейтральном проводе.
Векторная диаграмма показана на рис. 6.27. Ее построение начинаем с равностороннего треугольника линейных напряжений ÚAB, ÚBC, ÚCA, и симметричной звезды фазных напряжений Úa, Úb, Úc. При таком построении напряжение между любыми точками схемы можно найти как вектор, соединяющий соответствующие точки диаграммы, поэтому диаграмму называют топографической.
Токи фаз ÍA, ÍB, ÍC связаны каждый со своим напряжением; в нашем случае по условию φ = 0, и токи совпадают по фазе с напряжениями. Ток в нейтральном проводе ÍN = ÍA + ÍB + ÍC. По построению (в масштабе) по величине ÍN = 2,5 А.
Вычисление активной мощности в цепи.
Активная мощность цепи равна сумме мощностей ее фаз:
P = PA + PB + PC = 1760 + 2200 + 2640 = 6600 Вт.
Домашнее задание:
1.Выучить лекцию.
2. Ответьте на вопросы для самоконтроля:
Вопросы для самоконтроля:
1. Что такое симметричная трехфазная система напряжений? Чем отличаются друг от друга системы с прямым и обратным следованием (чередованием) фаз? Показать на векторных диаграммах.
2. Как обозначаются (маркируются) начала и концы фаз трехфазных источников и потребителей? Как осуществить их соединение звездой и треугольником?
3. Дать определение фазных и линейных напряжений. Каково соотношение между линейными и фазными напряжениями на зажимах генератора, соединенного по схеме звезда?
4. Дать определение фазных и линейных токов. Каково соотношение между этими токами при соединении приемника по схеме звезда?
5. Какая нагрузка называется симметричной?
6. Как вычислить фазные токи приемника, соединенного звездой, если известны линейные напряжения источника и сопротивления фаз приемника?
7. В каких случаях применяется четырехпроводная система электроснабжения? Каково значение нейтрального провода?
8. Как вычислить ток в нейтральном проводе?
9. Каково соотношение между линейными и фазными напряжениями при соединении фаз источника или приемника треугольником?
10. Как вычислить фазные и линейные токи приемника, соединенного треугольником, если известно линейное напряжение источника и сопротивление фаз приемника?
11. Каково соотношение между линейными и фазными токами симметричного приемника, соединенного треугольником?
12. Может ли ток в нейтральном проводе быть равным нулю?
13. Как изменится режим работы цепи, если в одну из фаз вместо освещения включить двигатель?
14. Какие токи изменятся, если в одной из фаз произойдет обрыв?
15. Как изменится режим работы цепи при обрыве нейтрального провода?
в чем разница двух схем
Автор Aluarius На чтение 5 мин. Просмотров 1.7k. Опубликовано
Обмотки генераторов, трансформаторов, электродвигателей и других электрических приемников при их подключении к трехфазной сети соединяются двумя способами: звездой или треугольником. Эти схемы подключения сильно отличаются друг от друга и несут на себе разные токовые нагрузки. Поэтому есть необходимость разобраться в вопросе, как производится подключение звезда и треугольник – в чем разница?
Что собой представляют схемы
Подключение обмоток звездой – это их соединение в одной точке, которая носит название нулевая точка или нейтральная. Она обозначается буквой «О».
Схема подключения треугольником – это последовательное соединение концов рабочих обмоток, в которых начало одной обмотки соединяется с концом другой.
Разница очевидна. Но какую цель преследуют эти виды соединения, почему звезда треугольник применяются в разных электрических установках, в чем эффективность той и другой. Вопросов по данной теме возникает немало, с ними и надо разобраться.
Начнем с того, что при запуске того же электродвигателя ток, который называется пусковым, обладает высоким значением, который превышает номинальную его величину раз в шесть или восемь. Если это маломощный агрегат, то защита такую силу тока может выдержать, а если это электродвигатель большой мощности, то никакие защитные блоки не выдержат. И это вызовет обязательно «проседание» напряжения и выход из строя предохранителей или автоматических выключателей. Сам же двигатель начнет вращаться с небольшой скоростью, отличающуюся от паспортной. То есть, проблем с пусковым током немало.
Поэтому его надо просто снизить. Есть несколько для этого способов:
- установить в систему подключения электрического двигателя один из перечисленных приборов: трансформатор, дроссель, реостат;
- изменяется схема подключения обмоток ротора.
Именно второй вариант используется на производстве, как самый простой и эффективный. Просто производится преобразование схемы звезда в треугольник. То есть, во время пуска двигателя его обмотки соединяются по схеме звезда, затем как только мотор наберет обороты, переключается на треугольник. Процесс переключения звезды на треугольник производится автоматически.
Рекомендуется в электродвигателях, где используются одновременно два варианта соединения – звезда-треугольник, к соединению обмоток по схеме звезда, то есть, к их общей точке подключения, подсоединить нейтраль от сети питания. Для чего это необходимо делать? Все дело в том, что во время работы по данному варианту подсоединения появляется высокая вероятность асимметрии амплитуд разных фаз. Именно нейтраль будет компенсировать данную асимметрию, которая обычно появляется за счет того, что обмотки статора могут иметь разное индуктивное сопротивление.
Преимущества двух схем
У схемы звезда достаточно серьезные достоинства:
- плавный запуск электрического двигателя;
- номинальная его мощность будет соответствовать паспортным данным;
- двигатель будет работать нормально и при кратковременных высоких нагрузках, и при долгосрочных небольших перегрузов;
- в процессе работы корпус мотора не будет перегреваться.
Что касается схемы треугольник, то основное ее преимущество – это достижение электрическим двигателем в процессе его работы максимальной мощности. Но при этом рекомендуется строго придерживаться эксплуатационных режимов, которые расписаны в паспорте мотора. Тестирование электродвигателей, соединенных по схеме треугольник, показало, что его мощность в три раза больше, чем соединенных по схеме звезда.
Если говорить о генераторах, которые выдают ток в питающую сеть, то схемы соединения звезда и треугольник по своим техническим параметрам точно такие же. То есть, выдаваемое напряжение треугольником будет больше, правда, не в три раза, но не менее 1,73 раза. По сути, получается, что напряжение генератора при звезде, равное 220 вольт, преобразуется в 380 вольт, если провести переключение с одного варианта на другой. Но необходимо отметить, что мощность самого агрегата при этом остается неизменной, потому что все подчиняется закону Ома, в котором напряжение и сила тока находятся в обратной пропорциональности. То есть, увеличение напряжения в 1,73 раза, снижает ток точно на такую же величину.
Отсюда вывод: если в клеммной коробке генератора располагаются все шесть концов обмоток, то можно будет получить напряжение двух номиналов, отличающихся друг от друга коэффициентом 1,73.
Делаем выводы
Почему соединения треугольником и звездой сегодня присутствуют во всех современных мощных электродвигателях? Из всего вышесказанного становится понятным, что основное требование ситуации – это снизить токовую нагрузку, которая возникает в процессе пуска самого агрегата.
Если расписать формулы такого подключения, то они будут выглядеть вот так:
Uф=Uл/1,73=380/1,73=220, где Uф – напряжение на фазах, Uл – на питающей линии. Это соединение звездой.
После того, как электрический агрегат разгонится, то есть, скорость его вращения станет соответствовать паспортным данным, произойдет переход на треугольник со звезды. Отсюда фазное напряжение станет равным линейному.
Разница между соединением звезды и треугольника
Разница между соединением звезды и треугольника объясняется с учетом различных факторов, таких как базовое определение соединений, наличие нейтральной точки, соединение клемм, соотношение между линейным током и фазным током, а также между линейным напряжением и фазным напряжением, скорость, уровень изоляции, количество витков, тип системы и использование сети и т. д.
Различия между соединением «звезда» и «треугольник» приведены ниже в таблице , форма .
| ОСНОВАНИЕ | СОЕДИНЕНИЕ ЗВЕЗДА | СОЕДИНЕНИЕ ТРЕУГОЛЬНИКОМ |
|---|---|---|
| Базовое определение | Клеммы трех ветвей подключены к общей точке. Образованная сеть известна как Star Connection | Три ветви сети соединены таким образом, что образуется замкнутый контур, известный как Delta Connection |
| Подключение клемм | Начальная и конечная точки, которые представляют собой одинаковые концы трех катушек, соединены вместе | Конец каждой катушки подключен к начальной точке другой катушки, что означает противоположные клеммы катушки соединены между собой. |
| Нейтральная точка | Нейтраль или нейтраль имеется в соединении звездой. | Нейтральная точка не существует в соединении треугольником. |
| Соотношение между линейным и фазным током | Линейный ток равен фазному току. | Линейный ток равен трехкратному корню фазного тока. |
| Соотношение между линейным и фазным напряжением | Линейное напряжение равно трехкратному корню фазного напряжения | Линейное напряжение равно фазному напряжению. |
| Скорость | Двигатели, соединенные звездой, имеют низкую скорость, так как они получают 1 / √3 напряжения. | Скорость электродвигателей, подключенных по схеме треугольника, высокая, потому что каждая фаза получает общее напряжение сети. |
| Фазовое напряжение | Фазовое напряжение ниже в 1/3 раза от напряжения сети. | Фазное напряжение равно линейному напряжению. |
| Число витков | Требуется меньшее число витков | Требуется большое число витков. |
| Уровень изоляции | Требуемая изоляция низкая. | Требуется высокая изоляция. |
| Тип сети | В основном используется в сетях передачи электроэнергии. | Используется в сетях распределения электроэнергии. |
| Полученное напряжение | При соединении звездой каждая обмотка получает 230 вольт. | При соединении треугольником каждая обмотка получает 414 вольт. |
| Тип системы | Как трехфазная четырехпроводная, так и трехфазная трехпроводная система могут быть соединены звездой. | Трехфазная четырехпроводная система может быть получена из соединения треугольником. |
В этой статье объясняются различия между соединением «звезда» и «треугольник». В трехфазной цепи есть два типа соединений. Один известен как Star Connection, а другой — Delta Connection. Соединение звездой имеет общую точку или звезду, к которой подключены все три клеммы, образующие звезду, как показано ниже.
При соединении треугольником все три клеммы соединены вместе, образуя замкнутый контур.В нем нет общей или нейтральной точки, и она используется для передачи энергии на короткие расстояния. Схема подключения представлена ниже.
Разница между соединением звезда и треугольник заключается в следующем: —
- Клеммы трех ответвлений подключены к общей точке. Образованная сеть известна как Star Connection . Три ветви сети соединены таким образом, что образуется замкнутый контур, известный как Delta Connection .
- При соединении звездой концы начальной и конечной точек трех катушек соединены вместе с общей точкой, известной как нейтральная точка . Но при соединении треугольником нейтральной точки нет. Конец каждой катушки соединен с начальной точкой другой катушки, что означает, что противоположные клеммы катушек соединены
Разница между соединением звездой и треугольником
Сравнение соединений звездой и треугольником
Мы в основном используем термины звезда и треугольник в электрических системах при обсуждении трехфазных цепей переменного тока и электродвигателей. Ниже приведена таблица, в которой сравниваются соединения «звезда» и «треугольник», показывающая точную разницу между соединениями «звезда» (Y) и треугольник (Δ) . 
| Соединение ЗВЕЗДА (Y) | Соединение ДЕЛЬТА (Δ) |
| В соединении ЗВЕЗДЫ начальные или конечные концы (аналогичные концы) трех катушек соединяются вместе, образуя нейтральная точка.Общий провод выводится из нейтральной точки, которая называется Neutral . | В соединении DELTA противоположные концы трех катушек соединены вместе. Другими словами, конец каждой катушки соединяется с начальной точкой другой катушки, а из соединений катушек выводятся три провода. |
| Имеется нейтраль или Star Point . | Нет нейтральной точки в соединении треугольником. |
| Трехфазная четырехпроводная система получена из Star Connections (3-фазная, 4-проводная система ).Мы также можем получить 3-фазную 3-проводную систему от Star Connection | Трехфазная трехпроводная система получена из Delta Connections (3-фазная, 3-проводная система) . т.е. трехфазная, проводная система невозможна при соединении треугольником. |
| Линейный ток равен фазному току. то есть Линейный ток = Фазный ток I L = I PH | Линейный ток равен √3 -кратному фазному току.т.е. I L = √3 I PH |
| Напряжение сети в √3 раз больше фазного напряжения. т.е. В L = √3 В PH | Напряжение сети равно фазному напряжению. т.е. Напряжение сети = фазное напряжение В L = В PH |
| При соединении звездой общую мощность трех фаз можно определить следующим образом: P = √3 x V L x I L x CosФ….Или P = 3 x V PH x I PH x CosФ P = √3 V x 1 | При соединении треугольником полную мощность трех фаз можно определить по формуле: P = √3 x V L x I L x CosФ… Или P = 3 x V PH x I PH x CosФ P = 3 x V (1 / √3) |
| Двигатели, подключенные звездой, имеют низкую скорость, поскольку они получают напряжение 1 / √3 . | Скорости двигателей, подключенных по схеме треугольника, высоки, потому что каждая фаза получает общее линейное напряжение. |
| При соединении звездой, плавном пуске и работе с номинальной мощностью может быть достигнута нормальная работа без перегрева. | При соединении треугольником двигатель получает максимальную выходную мощность. |
| При соединении звездой фазное напряжение составляет 1 / √3 от линейного напряжения. Следовательно, ему нужно небольшое количество витков, что позволяет сэкономить на меди. | При соединении треугольником фазное напряжение равно линейному напряжению, следовательно, требуется большее количество витков, что увеличивает общую стоимость. |
| Необходима низкая изоляция, так как фазное напряжение низкое по сравнению с Delta. | Требуется высокая изоляция, так как фазное напряжение = линейное напряжение. |
| Звездное соединение — это общая и общая система, которая используется при передаче электроэнергии. | Delta Connection — типичная система, используемая в системах распределения и промышленности. |
Та же самая таблица, показывающая различия между конфигурациями звезды и треугольника, может быть увидена ниже, если у вас возникнут какие-либо трудности при чтении текста.
Щелкните изображение, чтобы увеличить
Основное различие между соединением «звезда» и «треугольник»Связанные сообщения:
.Подключение трансформатора Star-Star
Преобразование трехфазных напряжений
Обмотки трехфазных трансформаторов могут быть подключены по Y или Δ так же, как и для трех однофазных трансформаторов. Поскольку вторичные обмотки могут быть подключены либо по Y, либо по Δ, независимо от того, какое соединение используется на первичных обмотках, должно быть четыре способа подключения обмоток трехфазного трансформатора для преобразования трехфазных напряжений, а именно Yy, Δ -Δ , Y-Δ и Δ -y.
Сухой трансформатор с литой изоляциейМежсоединения выполняются внутри корпуса, поэтому снаружи корпуса необходимо вывести только клеммные выводы:
- Трансформатор звезда — звезда ( Yy0 или Yy6 )
- Трансформатор Delta — Delta ( Dd0 или Dd6 )
- Delta — Star Transformer ( Dy )
- Star — Delta Transformer ( Yd ) (заземляющий трансформатор)
- Zig-zag Transformer ( Yz, Dz ) (заземляющий трансформатор)
- Scott ( «T» тип ) Трансформатор (заземляющий трансформатор)
1.Соединение «звезда-звезда» (Y-y)
Соединение трансформатора «звезда-звезда» (Y-y) В первичной обмотке Каждая фаза на 120 ° не совпадает по фазе с двумя другими фазами.
Во вторичной обмотке Каждая фаза на 120 ° сдвинута по фазе с двумя другими фазами.
Каждая первичная обмотка магнитно связана с одной вторичной обмоткой через общий стержень сердечника. Наборы обмоток, которые связаны магнитным полем, нарисованы параллельно друг другу на векторной диаграмме. При соединении Y-Y каждая первичная и вторичная обмотки подключены к нейтральной точке.
Нейтральная точка может или не может быть выведена на внешнее физическое соединение, а нейтраль может быть или не может быть заземлено.
Нейтральное соединениеТоки намагничивания трансформатора не являются чисто синусоидальными, даже если возбуждающие напряжения являются синусоидальными. Токи намагничивания имеют значительное количество нечетных гармонических составляющих. Если три идентичных трансформатора подключены к каждой фазе и возбуждаются напряжением 60 Гц равной величины, основные составляющие 60 Гц возбуждающих токов компенсируют друг друга на нейтрали.
Это связано с тем, что основные токи 60 Гц фаз A, B и C не совпадают по фазе на 120 ° друг с другом, и векторная сумма этих токов равна нулю.
Токи третьей, девятой, пятнадцатой и других так называемых гармоник нулевой последовательности находятся в фазе друг с другом; следовательно, эти компоненты не компенсируют друг друга в нейтрали, а складываются по фазе друг с другом для создания тока нейтрали нулевой последовательности при условии, что существует путь для протекания тока нейтрали.
Из-за нелинейной формы кривой B-H для поддержания синусоидальных наведенных напряжений требуются токи намагничивания нечетной гармоники.Если некоторые из гармоник тока намагничивания отсутствуют, индуцированные напряжения не могут быть синусоидальными.
Y-Y соединение с заземленной нейтралью
На рисунке ниже показана ситуация, когда первичная нейтраль возвращается к источнику напряжения в четырехпроводной трехфазной цепи. Каждый из токов намагничивания, обозначенных IR, IY и IB, содержит основной ток 60 Гц и все нечетные гармонические токи, необходимые для поддержки синусоидальных наведенных напряжений.
Y-Y-соединение трансформатора с заземленной нейтральюТоки намагничивания нулевой последовательности объединяются, образуя нейтральный ток IN, который возвращает эти нечетные гармоники к источнику напряжения.Предполагая, что первичное напряжение синусоидально, индуцированные напряжения VR, VY и VB (как в первичной, так и во вторичной обмотке) также синусоидальны.
Подключение первичной нейтрали к нейтрали генератора имеет дополнительное преимущество, так как оно устраняет искажения во вторичных фазных напряжениях. Если поток в сердечнике имеет синусоидальную форму волны, тогда он будет давать синусоидальную форму волны для напряжения. Но из-за характеристик железа синусоидальная форма волны потока требует наличия третьей гармонической составляющей в возбуждающем токе.Поскольку частота этого компонента в три раза превышает частоту цепи при любой заданной константе. Он будет пытаться течь либо к нейтральной точке в обмотках трансформатора, либо от нее.
При изолированной нейтрали трехчастотный ток не может протекать, поэтому поток в сердечнике не будет синусоидальным, а напряжения будут искажены. Если первичная нейтраль подключена к нейтрали генератора, токи тройной частоты решают эту проблему. Альтернативный способ преодоления этой трудности — использование третичной обмотки с малым номиналом кВА.Эти обмотки соединены треугольником и образуют цепь, в которой могут протекать токи тройной частоты. Таким образом, синусоидальное напряжение на первичной обмотке даст синусоидальное напряжение на вторичной стороне.
Эта ситуация меняется, если нейтрали обоих наборов первичной и вторичной обмоток не заземлены.
Y-Y соединение без заземленной нейтрали
Если нейтрали как первичной, так и вторичной обмотки разомкнуты и, следовательно, нет пути для протекания гармонических токов нулевой последовательности и индуцированные напряжения не будут синусоидальными.
Y-Y-соединение трансформатора без заземленной нейтралиV’R, V’Y и V’B не будет синусоидальным. Это приводит к искажениям вторичных напряжений. Результирующее искажение напряжения эквивалентно Y-Y трансформатору с токами нулевой последовательности, которые могут протекать в первичной нейтрали, с воображаемой наложенной первичной обмоткой, несущей только токи нулевой последовательности, сдвинутые на 180 ° по фазе с нормальными токами нулевой последовательности.
Анализ напряжений, индуцируемых «первичными обмотками», значительно усложняется тем фактом, что сердечник очень нелинейный, так что каждая из отдельных гармонических токов нулевой последовательности, переносимых фантомными первичными обмотками, будет индуцировать даже более высокий порядок гармонические напряжения также.
Анализ Фурье может использоваться для приближения вторичных напряжений при открытой первичной нейтрали. Взяв по одной фазе, нормальный ток намагничивания для синусоидального возбуждающего напряжения строится по кривой B-H трансформатора. Нормальный ток намагничивания преобразуется в ряд Фурье, а затем восстанавливается путем удаления всех гармоник нулевой последовательности.
Результирующий ток возбуждения будет иметь форму, отличную от нормального тока возбуждения, который затем используется для построения наведенного напряжения с использованием кривой B-H в той же манере, которая использовалась для построения исходного тока возбуждения.
Этот процесс довольно трудоемкий, поэтому достаточно сказать, что если Y-Y трансформатор не имеет нейтрального пути для возбуждающих токов нулевой последовательности, во вторичной обмотке будут индуцироваться гармонические напряжения, даже если возбуждающее напряжение чисто синусоидальное.
Преимущества соединения Y-Y
Отсутствие сдвига фаз
Первичная и вторичная цепи находятся в фазе; т.е. нет никаких сдвигов фазового угла, вносимых соединением Y-Y. Это важное преимущество, когда трансформаторы используются для каскадного соединения систем с различным напряжением.Например, предположим, что есть четыре системы, работающие на 800, 440, 220 и 66 кВ, которые необходимо соединить между собой. Подстанции могут быть построены с использованием соединений трансформатора Y-Y для соединения любых двух из этих напряжений. Системы 800 кВ могут быть связаны с системами 66 кВ посредством одного преобразования от 800 до 66 кВ или с помощью серии каскадных преобразований на 440, 220 и 66 кВ.
Требуется несколько оборотов для обмотки
Из-за соединения звездой фазные напряжения в (1 / √3) раз превышают линейное напряжение.Следовательно, требуется меньшее количество оборотов. Также меньше нагрузка на изоляцию. Это делает подключение экономичным для небольших высоковольтных устройств.
Требуемый меньший уровень изоляции
Если нейтральный конец обмотки, подключенной по схеме Y, заземлен, то есть возможность использовать пониженный уровень изоляции на нейтральном конце обмотки. Обмотка, соединенная по фазам, требует полной изоляции всей обмотки.
Обработка большой нагрузки
Из-за соединения звездой фазный ток такой же, как и линейный.Следовательно, обмотки должны нести большие токи. Это увеличивает поперечное сечение обмоток. Таким образом, обмотки обладают механической прочностью и могут выдерживать большие нагрузки и ток короткого замыкания.
Использование для трехфазной четырехпроводной системы
Имеется нейтраль, подходит для трехфазной четырехпроводной системы.
Устранение искажений во вторичном фазном напряжении
Соединение первичной нейтрали с нейтралью генератора устраняет искажения вторичных фазных напряжений, создавая путь для токов тройной частоты по направлению к генератору.
Синусоидальное напряжение на вторичной стороне
Нейтраль дает путь течению тока тройной частоты на стороне генератора, таким образом, синусоидальное напряжение на первичной обмотке будет давать синусоидальное напряжение на вторичной стороне.
Используется в качестве автотрансформатора
Y-Y трансформатор может быть сконструирован как автотрансформатор с возможностью значительной экономии затрат по сравнению с конструкцией двухобмоточного трансформатора.
Лучшее защитное реле
Настройки защитного реле будут лучше защищать линию от замыканий на землю, когда используются соединения трансформатора Y-Y с глухозаземленной нейтралью.
Недостатки соединения Y-Y
Проблема третьей гармоники
Напряжения в любой фазе Y-Y трансформатора составляют 1200, кроме напряжений в любой другой фазе. Однако составляющие третьей гармоники каждой фазы будут синфазны. Нелинейность сердечника трансформатора всегда приводит к генерации третьей гармоники.
Сумма этих составляющих приводит к большой (может быть даже большей, чем основная составляющая) составляющей третьей гармоники.
Перенапряжение при осветительной нагрузке
Наличие третьей (и других гармоник нулевой последовательности) в незаземленной нейтрали может вызвать условия перенапряжения при небольшой нагрузке. При конструировании трансформатора YY с использованием однофазных трансформаторов, соединенных в батарею, измеренные межфазные напряжения не составляют 57,7% от межфазного напряжения системы без нагрузки, а составляют около 68% и уменьшаются очень быстро по мере того, как банк загружен.
Эффективные значения напряжений на разных частотах складываются путем извлечения квадратного корня из суммы квадратов напряжений.При синусоидальном междуфазном напряжении составляющая третьей гармоники фазного напряжения составляет около 60%.
Падение напряжения при несимметричной нагрузке
При несимметричных нагрузках между фазой и нейтралью может наблюдаться большое падение напряжения. Это вызвано тем, что междуфазные нагрузки вызывают падение напряжения через реактивное сопротивление утечки трансформатора, тогда как нагрузки между фазой и нейтралью вызывают падение напряжения через намагничивающее реактивное сопротивление, которое в 100-1000 раз больше, чем утечка. реактивное сопротивление.
Перегрев бака трансформатора
При определенных обстоятельствах трехфазный трансформатор, подключенный по схеме Y-Y, может вызвать сильный перегрев бака, который может быстро вывести трансформатор из строя. Обычно это происходит при обрыве фазы в первичной цепи и нагрузке во вторичной цепи.
Избыточное возбуждение сердечника в состоянии отказа
Если в первичной цепи происходит замыкание фазы на землю с заземленной первичной нейтралью, то межфазное напряжение на неповрежденных фазах увеличивается до 173% от нормального напряжение.Это почти наверняка приведет к чрезмерному возбуждению сердечника со значительно увеличенными токами намагничивания и потерями в сердечнике
Если нейтрали первичной и вторичной обмоток выведены наружу, то замыкание фазы на землю во вторичной цепи вызывает замыкание нейтрали. ток, протекающий в первичной цепи. В этом случае защита заземления в нейтрали первичной цепи может сработать при неисправностях вторичной цепи.
Смещение нейтрали
Если нагрузка на вторичной стороне несимметрична, то характеристики этого соединения неудовлетворительны, тогда смещение нейтральной точки возможно.Чтобы предотвратить это, необходимо соединить нейтраль первичной обмотки с нейтралью генератора.
Искажение вторичного напряжения
Даже если звезда или нейтраль первичной обмотки заземлены, третья гармоника, присутствующая в напряжении генератора, может появиться на вторичной стороне. Это вызывает искажения во вторичных фазных напряжениях.
Повышенное напряжение при небольшой нагрузке
Наличие третьей (и других гармоник нулевой последовательности) на незаземленной нейтрали может вызвать условия перенапряжения при небольшой нагрузке.
Сложность координации защиты заземления
В Y-Y трансформаторе замыкание на землю со стороны низкого уровня вызывает ток замыкания на землю в первичной обмотке, что затрудняет координацию.
Увеличьте напряжение исправной фазы при КЗ между фазой и землей
Если в первичной цепи происходит замыкание фазы на землю с заземленной первичной нейтралью, то межфазное напряжение на поврежденной фазе UN увеличивается до 173% от нормальное напряжение.
Если обе нейтрали первичной и вторичной обесточены, то замыкание фазы на землю во вторичной цепи вызывает протекание тока замыкания нейтрали в первичной цепи.
Отключение T / C при КЗ на землю
Все гармоники распространяются через трансформатор, путь тока нулевой последовательности проходит через трансформатор непрерывно, одно замыкание на землю вызывает отключение трансформатора.
Подходит для трансформатора с сердечником
Третья гармоника напряжения и тока отсутствует в таком типе соединения с трехфазной системой проводов. или трехфазных блоков корпусного типа, фазное напряжение третьей гармоники может быть высоким. Этот тип подключения больше подходит для трансформаторов с сердечником.
Приложение
Этот тип трансформатора редко используется из-за проблем с несимметричными нагрузками.
Это экономично для небольших высоковольтных трансформаторов , так как количество витков на фазу и количество необходимой изоляции меньше.
.Обзор подключения трансформатора звезда-треугольник
Паспортная табличка силового трансформатора General Electric (силовой трансформатор подстанции 50 МВА с переключателем ответвлений)Обзор подключения звезда-треугольник
При этом типе подключения трансформатора первичная обмотка соединяется звездой, а вторичная подключается по схеме «треугольник», как показано ниже на рис. 1 .
Рисунок 1 — Подключение трансформатора — звезда-треугольникНапряжения на первичной и вторичной сторонах могут быть представлены на векторной диаграмме, как показано на Рисунок 2 ниже.
Рисунок 2 — Фазорная диаграмма с напряжениями на первичной и вторичной сторонахКлючевые моменты
- Как первичный в соединении звездой
- Линейное напряжение на первичной стороне = √3 X Фазное напряжение на первичной стороне. Итак,
- Фазное напряжение на первичной стороне = Линейное напряжение на первичной стороне / √3
- Коэффициент преобразования сейчас (K) = Напряжение вторичной фазы / Напряжение первичной фазы
- Напряжение вторичной фазы = K X Напряжение первичной фазы.
- Как вторичная обмотка, подключенная треугольником:
- Линейное напряжение на вторичной стороне = фазное напряжение на вторичной стороне.
- Напряжение вторичной фазы = K X Напряжение первичной фазы. = K X (Напряжение линии на первичной стороне / √3)
- Напряжение вторичной фазы = (K / √3) X Напряжение сети на первичной стороне.
- Существует сдвиг фазы на +30 или -30 градусов между вторичным фазным напряжением и первичным фазным напряжением
Преимущества соединения звезда-треугольник
- Первичная сторона подключена звездой. Следовательно, требуется меньшее количество оборотов.Это делает подключение экономичным для больших высоковольтных понижающих силовых трансформаторов.
- Нейтраль первичной обмотки может быть заземлена, чтобы избежать искажений.
- Нейтральная точка позволяет работать с обоими типами нагрузок (однофазной или трехфазной).
- Можно удовлетворительно справляться с большими неуравновешенными грузами.
- Соединение Y-D не имеет проблем с составляющими третьей гармоники из-за циркулирующих токов inD. Он также более устойчив к несбалансированным нагрузкам, поскольку D частично перераспределяет любой возникающий дисбаланс.
- Обмотка, соединенная треугольником, пропускает ток третьей гармоники, благодаря которому потенциал нейтральной точки стабилизируется. Некоторая экономия в стоимости изоляции достигается, если сторона ВН соединена звездой. Но на практике сторона ВН обычно подключается по схеме треугольника, так что трехфазные нагрузки, такие как двигатели, и однофазные нагрузки, такие как осветительные нагрузки, могут питаться от стороны НН по трехфазной четырехпроводной системе.
- В качестве заземляющего трансформатора: в энергосистеме Заземленный в основном трансформатор Y- ∆ используется только для обеспечения хорошего источника заземления в незаземленной системе треугольником.Возьмем, к примеру, систему распределения, питаемую от подключенного (т.е. незаземленного) источника питания ∆ .
.
Если требуется подключить нагрузку между фазой и землей к этой системе, к системе подключается блок заземления, как показано в Рисунок 3 ниже:
Рисунок 3 — Трансформатор заземления YD - Эта система представляет собой банк заземления подключен к системе, как показано на Рисунок 3 . Обратите внимание, что подключенная обмотка не подключена к какой-либо внешней цепи в Рисунок 3 .
- При токе нагрузки, равном 3-кратному i, каждая фаза заземленной обмотки Y обеспечивает одинаковый ток i, а вторичная обмотка заземляющего банка, подключенная к сети, обеспечивает количество ампер-витков, необходимых для компенсации ампер-витков первичной обмотки. обмотка. Обратите внимание, что батарея заземления не подает на нагрузку никакой реальной мощности; он нужен только для того, чтобы обеспечить наземный путь. Вся мощность, необходимая для нагрузки, обеспечивается двумя фазами незаземленного источника питания.
Рисунок 3 — Трансформатор заземления YDНедостатки соединения звезда-треугольник
В этом типе соединения вторичное напряжение не совпадает по фазе с первичным.Следовательно, невозможно использовать это соединение параллельно с трансформатором, подключенным по схеме звезда-звезда или треугольник.
Одна проблема, связанная с этим подключением, заключается в том, что вторичное напряжение сдвигается на 30 0 относительно первичного напряжения. Это может вызвать проблемы при параллельном подключении 3-фазных трансформаторов, поскольку вторичные напряжения трансформаторов должны быть синфазными для параллельного включения. Поэтому мы должны обращать внимание на эти сдвиги.
Если вторичная обмотка этого трансформатора должна быть параллельна вторичной обмотке другого трансформатора без сдвига фаз, возникнет проблема.
Приложение
Обычно используется для трансформаторов питания. Этот тип подключения обычно используется на стороне подстанции линии передачи. Основное использование этого соединения — понижение напряжения. Нейтраль на первичной стороне заземлена. Видно, что между напряжениями первичной и вторичной линии существует разность фаз 30 °.
Обычно используется в понижающем трансформаторе , Y-соединение на стороне ВН снижает затраты на изоляцию. Нейтральная точка на стороне ВН может быть заземлена, что обеспечивает устойчивость по отношению к несимметричным нагрузкам.Как, например, в конце ЛЭП. Нейтраль первичной обмотки заземлена.
В этой системе коэффициент линейного напряжения составляет 1 / √3 кратности поворота трансформатора, а вторичное напряжение отстает от первичного на 30 °. Также в нем протекают токи третьей гармоники, чтобы получить синусоидальный поток.
.