Трехфазное подключение звезда и треугольник: Ключевые различия и особенности применения

Какие основные отличия между схемами подключения звезда и треугольник. Как влияет выбор схемы на работу электродвигателя. В каких случаях применяется каждая из схем. Какие преимущества дает комбинированное использование обеих схем.

Принципы подключения звездой и треугольником

Трехфазные электродвигатели и другое оборудование могут подключаться к сети двумя основными способами — звездой и треугольником. Рассмотрим ключевые особенности каждой схемы:

Соединение звездой

При соединении звездой:

• Концы всех трех обмоток соединяются в общую нейтральную точку
• Начала обмоток подключаются к фазным проводам сети
• На каждую обмотку подается фазное напряжение (220В в сети 380В)
• Ток в обмотках равен линейному току

Соединение треугольником

При соединении треугольником:

• Конец каждой обмотки соединяется с началом следующей
• Образуется замкнутый треугольник
• К вершинам треугольника подводятся фазные провода
• На каждую обмотку подается линейное напряжение (380В)
• Ток в обмотках в √3 раз меньше линейного тока

Влияние схемы подключения на характеристики электродвигателя

Выбор схемы подключения существенно влияет на рабочие параметры электродвигателя:

Мощность двигателя

При подключении звездой мощность двигателя в 3 раза ниже, чем при подключении треугольником. Это связано с тем, что на обмотки подается меньшее напряжение.

Пусковой ток

Пусковой ток при соединении звездой значительно ниже, чем при соединении треугольником. Это позволяет осуществлять более плавный пуск двигателя.

Вращающий момент

При подключении треугольником вращающий момент выше, что позволяет двигателю развивать большую мощность. Однако, при соединении звездой пуск происходит более плавно.

Преимущества и недостатки схем подключения

Каждая из схем имеет свои плюсы и минусы:

Преимущества соединения звездой

• Более низкий пусковой ток
• Плавный пуск двигателя
• Меньший нагрев обмоток при пуске
• Лучшая устойчивость к кратковременным перегрузкам

Недостатки соединения звездой

• Меньшая мощность двигателя
• Меньший вращающий момент
• Не всегда достаточно момента для запуска под нагрузкой

Преимущества соединения треугольником

• Максимальная мощность двигателя
• Больший вращающий момент
• Хороший пусковой момент под нагрузкой

Недостатки соединения треугольником

• Очень высокий пусковой ток
• Возможны проблемы с защитной автоматикой при пуске
• Сильный нагрев обмоток при частых пусках

Критерии выбора схемы подключения

При выборе оптимальной схемы подключения учитываются следующие факторы:

• Номинальное напряжение двигателя
• Требуемая мощность и момент
• Характер нагрузки (постоянная, переменная)
• Условия пуска (под нагрузкой или вхолостую)
• Частота пусков
• Ограничения по пусковому току

Как правило, двигатели на 220/380В подключают звездой к сети 380В. Двигатели на 380/660В подключают треугольником к сети 380В.

Комбинированное использование схем звезда-треугольник

Для получения оптимальных характеристик часто применяют комбинированную схему пуска звезда-треугольник:

• Пуск осуществляется при соединении звездой
• После разгона производится переключение на треугольник
• Обеспечивается плавный пуск с низким током
• В рабочем режиме достигается полная мощность

Такая схема требует применения специальной пусковой аппаратуры с реле времени для переключения.

Особенности применения схем в промышленном оборудовании

В промышленных установках выбор схемы подключения зависит от типа оборудования:

Насосы и вентиляторы

Для насосов и вентиляторов часто применяют пуск звездой с переключением на треугольник. Это обеспечивает плавный разгон и высокую мощность в рабочем режиме.

Подъемные механизмы

Подъемные краны и лифты обычно подключают треугольником для получения высокого пускового момента под нагрузкой.

Станки

Металлорежущие станки часто используют комбинированный пуск для снижения нагрузки на механику при запуске.

Конвейеры

Ленточные конвейеры запускают по схеме звезда-треугольник для плавного разгона длинной ленты.

Пусковая аппаратура для схем звезда-треугольник

Для реализации переключения звезда-треугольник применяется специальная пусковая аппаратура:

• Контакторы для коммутации силовых цепей
• Реле времени для отсчета времени разгона
• Кнопки управления «Пуск» и «Стоп»
• Тепловое реле для защиты от перегрузки

Современные устройства плавного пуска позволяют реализовать функцию переключения звезда-треугольник программно, без применения дополнительных контакторов.

Заключение

Выбор схемы подключения трехфазного двигателя существенно влияет на его характеристики. Соединение звездой обеспечивает плавный пуск, а треугольником — максимальную мощность. Комбинированное использование обеих схем позволяет получить оптимальные параметры для большинства применений. При выборе схемы следует учитывать особенности конкретного оборудования и условия эксплуатации.

Разница схемы звезда и треугольник

Специфика трехфазных электрических сетей предусматривает два варианта подключения трехфазных нагрузок – звездой и треугольником. Это касается фазных обмоток в трехфазных электродвигателях, обмоток трансформаторов или нагревательных элементов электрических котлов. При этом для звезды начала всех обмоток соединяются с фазными проводами, а концы обмоток соединены в нулевую (нейтральную) точку. В случае соединения треугольником конец предыдущей обмотки соединяется с началом последующей, образуя равносторонний треугольник, а все 3 фазы подключаются к его вершинам (точкам соединения).

Однако геометрические схемные различия не единственное, что отличает звезду от треугольника. Рассматривая на примере активной нагрузки, представленной тремя ТЕНами, видим, что в случае соединения звездой при выходе из строя одного нагревателя, двое остальных, подключенных последовательно на линейное напряжение остаются работать, а вот при поломке сразу двух перестает работать и третий. Если все три ТЕНа подключены треугольником, то каждый из них работает от линейного напряжения (380 в) и нагреватель сохраняет работоспособность даже при выходе из строя двух элементов.

Схема подключения и мощность асинхронных электродвигателей

Иначе сказываются схемы подключения обмоток статора в асинхронных двигателях. Дело в том, что при подключении их звездой или треугольником мощность двигателя меняется в три раза. То есть в случае подключения трехфазных асинхронных электродвигателей предназначенных для работы в подключении звездой при 380 вольтах трехфазного напряжения, треугольником их мощность увеличивается втрое. При таком режиме двигатель просто сгорает, но если у двигателя, рассчитанного на работу при подключении треугольником в те же 380 В обмотки статора соединены звездой, то его мощность упадет в три раза.

Последнее свойство нашло широкое применение в схемах пуска электрического двигателя. При запуске электродвигателя величина пускового тока может до 10 раз превышать номинальные значения. Влияние пусковых нагрузок негативным образом сказывается на напряжении в сети и на работе подключенного к ней оборудования.

С целью снижения пусковых токов электродвигатель включается по схеме пуска звезда-треугольник, при которой до момента разгона он подключен звездой, а при достижении номинальных оборотов на валу переключается на схему треугольника. Для возможности реализации схемы переключения звезда-треугольник большинство мощных электродвигателей имеют отдельные выводы обмоток статора, сама коммутация обеспечивается применением контакторов.

Таким образом каждая из схем включения имеет свои достоинства. Для треугольника это достижение максимальной мощности, хотя требует строгого соблюдения эксплуатационных режимов, преимуществами соединения звездой можно назвать:

• плавный пуск;
• работу в номинальном режиме;
• нормальную реакцию на кратковременные перегрузки;
• оптимальные температурные режимы.

Схемы подключения обмоток генераторов

В отношении электрогенераторов схемы подключения обмоток тоже имеют свои отличия. Как и нагрузка, они также могут включаться по схеме звезды или треугольника, однако мощность генератора при этом остается неизменной. Изменения касаются выходного напряжения, так если обмотки генератора соединяют звездой, то выходное напряжение будет в √3 раз ниже, нежели при соединении треугольником, но поскольку мощность остается неизменной, то при увеличении напряжения значение тока падает на этот же множитель.

Остались вопросы?

Заполните форму обратно связи ниже, наши специалисты свяжутся с Вами, проконсультируют, расскажут про возможные способы решения Вашей задачи.

заказать консультацию

Ваше имя (обязательно)

Ваш e-mail (обязательно)

Телефон

Сообщение

Прикрепить файл

Даю согласие на обработку данных

Чем отличаются соединения звездой и треугольником

Содержание

Звезда и треугольник: принцип подключения

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

Соединения типа звезда

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

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

Подключение обмоток электродвигателя по схеме «звезда»

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

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

Соединение типа треугольник

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

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

Подключение обмоток электродвигателя по схеме «треугольник»

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

В чем разница подключений типа звезда и треугольник

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Переключатель звезда-треугольник

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

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

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

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

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

Комбинирование схем

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

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

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

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

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

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

Управляющая схема

Работу этих контакторов можно организовать несколькими способами:

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

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

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

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

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

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

Временные диаграммы

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

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

Оборудование с возможностью переключения типа соединения со звезды на треугольник

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

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

Какие двигатели могут быть подключены способом «звезда-треугольник»

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

220/380В

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

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

380/660В

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

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

Пусковые реле

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

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

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

Реле времени «Стар-Дельта»

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

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

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

Преимущества

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

Принцип работы

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

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

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

Зачем нужны схемы

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

Пусковой ток снижается такими способами:

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

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

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

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

Схема подключения обмоток электродвигателя звездой

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

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

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

 

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

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

Схема подключения обмоток электродвигателя треугольником

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

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

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

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

Почему при пуске применяют схему звезда-треугольник

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

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

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

Будьте внимательны!!!

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

Что говорит ПУЭ

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

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

ПУЭ допускает отсутствие АУЭ, если:

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

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

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

Подведем итог

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

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

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

Видеоинструкция: подключение «звездой» и «треугольником»

Система запуска асинхронного двигателя: устройство и принцип работы, схема,

Как проверить электродвигатель мультиметром: проверка ротора и статора на межвитковое замыкание, прозвонка асинхронного и трехфазного двигателя

Реверсивная схема подключения электродвигателя

Подключение электродвигателя: схемы, проверка, видео

Чем отличается фазное напряжение или ток, от линейного

Как проверить электродвигатель: этапы проверки и выяснение неисправностей

Соединения трехфазного трансформатора

Соединение первичной и вторичной обмотки трехфазного трансформатора может быть спроектировано по-разному в зависимости от желаемого применения и доступных клемм.

Преимущественно обмотка трансформатора размещена на одном сердечнике, что обеспечивает экономичную связь между железным сердечником и медной обмоткой.

Содержание

1. Дельта-Дельта (Δ-Δ)
2. Звезда-Звезда (Г-Г)
3. Дельта-звезда (Δ-Δ)
4. Звезда-треугольник (Y-Δ)

 

Соединения трехфазного трансформатора

В трехфазном трансформаторе имеются две трехфазные обмотки; первичная обмотка и вторичная обмотка.

Соединение первичной и вторичной обмотки может быть выполнено по схеме «звезда» или «треугольник». В зависимости от применения трансформатора первичная и вторичная обмотки могут быть соединены в четырех возможных конфигурациях следующим образом:

•           Дельта-Дельта (Δ-Δ)

•           Звезда-Звезда (Y-Y)

•           Дельта-Звезда ( Δ-Δ)

•           Звезда-треугольник (Y-Δ)

 

При соединении трансформатора по схеме «треугольник-треугольник» первичная и вторичная обмотки соединяются по схеме «треугольник». Схема подключения данной конфигурации показана на рисунке ниже.

Это соединение обычно используется, даже если нагрузка несимметрична и для больших низковольтных трансформаторов. Количество необходимых фаз/витков относительно больше, чем при соединении звезда-звезда.

Отношение линейных напряжений на первичной и вторичной сторонах равно коэффициенту трансформации трансформаторов.

Кроме того, это соединение заключается в том, что даже если один трансформатор отключен, система может продолжать работать в режиме открытого треугольника, но с уменьшенной доступной мощностью.

Преимущества соединения треугольник-треугольник:

• Основным преимуществом этой системы является то, что если одна фаза выйдет из строя, трансформатор будет работать на двух других фазах. Эта система известна как открытое дельта-соединение или соединение V-V.
• Это соединение можно использовать как для сбалансированных, так и для несбалансированных условий нагрузки.
• В этой системе присутствует третья гармоника, но она циркулирует в ближнем тракте и не проявляется в выходном напряжении.
• Недостаток соединения треугольник-треугольник в том, что в системе отсутствует нейтральная точка. Следовательно, соединение треугольник-треугольник полезно, когда первичная или вторичная обмотка не требует нейтральной клеммы.

При этом первичная и вторичная обмотки соединены звездой. Схема соединения звезда-звезда показана на рисунке ниже.

Это соединение обычно используется, только если подключенная нагрузка сбалансирована для небольших высоковольтных трансформаторов. Из-за соединения звездой количество необходимых витков на фазу уменьшается (поскольку фазное напряжение при соединении звездой составляет только 1/√3 линейного напряжения). Следовательно, количество требуемой изоляции также уменьшается.

Отношение линейных напряжений на первичной и вторичной сторонах равно коэффициенту трансформации трансформаторов.

Линейные напряжения как на первичной, так и на вторичной стороне находятся в фазе друг с другом.

При соединении трехфазного трансформатора по схеме «треугольник-звезда» первичная обмотка соединяется по схеме «треугольник», а вторичная обмотка — по схеме «звезда».

Схема подключения конфигурации «треугольник-звезда» показана на рисунке ниже.

Первичная обмотка соединена треугольником. Поэтому в первичной обмотке фазное напряжение равно линейному.

Вторичная обмотка соединена звездой. Следовательно, во вторичной обмотке линейное напряжение в √3 раза больше фазного.

Первичная обмотка соединена треугольником, а вторичная обмотка соединена звездой с нейтралью. Следовательно, его можно использовать для предоставления 3-фазной 4-проводной сети.

Это соединение в основном используется в повышающем трансформаторе в начале линии передачи.

Отношение вторичного напряжения к первичному линейному напряжению в √3 раза превышает коэффициент трансформации.

Существует сдвиг на 30° между первичным и вторичным линейным напряжением.

При соединении звезда-треугольник вторичная обмотка соединяется по схеме треугольник, а первичная обмотка соединяется по схеме звезда. Схема подключения по схеме звезда-треугольник показана на рисунке ниже.

Вторичная обмотка соединена треугольником, а первичная обмотка соединена звездой-звездой (Y) с заземленной нейтралью.

Это соединение звезда-треугольник в основном используется в понижающих трансформаторах на конце линии электропередачи на подстанции.

Отношение вторичного напряжения к первичному линейному напряжению составляет 1/√3 коэффициента трансформации.

Существует сдвиг на 30° между вторичным и первичным линейным напряжением.

Трехфазное замыкание — Потеря фазы

Трехфазная неисправность — потеря фазы — неисправность из-за сгоревшего резистора

Присмотритесь к звездной связи

Неисправность 3-х фаз — Соединение звездой с потерей одной фазы

Неисправность 3-х фаз — Соединение звездой с потерей 2-х из 3-х фаз

Неисправность 3-х фаз — соединение звездой с обрывом фазы и обрывом нейтральной линии

Присмотритесь к соединению Delta

3-фазная ошибка — соединение треугольником — выход из строя резистора

Обрыв фазы — соединение треугольником — обрыв фазы с неисправным резистором, подключенным к

Неисправность 3-х фаз — соединение треугольником — отказ одной фазы

3 Обрыв фазы — соединение треугольником — обрыв фазы с неисправным резистором, подключенным к

3 Обрыв фазы — соединение треугольником — обрыв фазы с неисправным резистором, не подключенным к

В трехфазной системе часто возникает следующий вопрос: Что произойдет в случае перегорания предохранителя, обрыва провода, износа контакта или перегорания резистора из-за тепловой перегрузки?

Мы учитываем эти возможные ошибки при соединении по схеме «звезда» и «треугольник» при обычном напряжении сети 480 В. Все резисторы цепочки имеют одинаковое значение — таким образом, подключенная нагрузка симметрична. Чтобы не усложнять расчеты, все цепочные резисторы имеют номинал 10 Ом.

Трехфазное замыкание – обрыв фазы или выход из строя резистора цепочки

Обратите внимание на соединение звездой

перегорает нагрузка (строка) или предохранитель в питающей линии — следствие такое же, т.к. при соединении звездой ток в линии равен току через резистор (линейный ток I _Строка = ток резистора I _{Нагрузка} ).

---

3-фазная ошибка — соединение звездой с потерей одной фазы

3-фазная ошибка — потеря фазы при соединении звездой с нейтралью

Если вы перерисуете соединение звездой, вы увидите, что это в основном параллельное соединение двух резисторы, каждый из которых подключен к 480 В/√3 = 277 В.

В случае обрыва фазы новая мощность уменьшается до:0004

Поскольку оставшиеся 2 тока больше не компенсируют друг друга в точке звезды, нагрузка теперь становится асимметричной, т. е. ток течет через нейтральный проводник.

---

3-фазная ошибка — соединение по схеме «звезда» с потерей 2 из 3 фаз

3-фазная ошибка — потеря 2 из 3 фаз при соединении по схеме «звезда» с нейтралью

Теперь, когда два из трех резисторов исчезли, остается только Остается 1/3 первоначальной мощности. Нейтральный провод теперь несет тот же ток, что и оставшаяся фаза. 9- Потеря фазы и потеря нейтрали при соединении звездой

Из эквивалентной схемы видно, что теперь схема изменилась на последовательное соединение двух резисторов, которые подключены к общему напряжению 480 В. Суммарная мощность теперь рассчитывается как:

P _{оригинальный} = 3 × (480 В) ² / 10 Ом = 23,04 кВт

P _новый = В ² / R _до = (480 В) ² / 20 Ом = 11,52 кВт

Таким образом:    P _новый = 0,5 P _{оригинальный}

---

Обратите внимание на соединение треугольником

При соединении треугольником напряжение на резисторе равно линейному напряжению. Нейтральный провод не используется для соединения треугольником. Считаем возможные ошибки:

3 Замыкание фазы — соединение треугольником — выход из строя резистора

3 Замыкание фазы — соединение треугольником — отказ резистора

Нагрузочные резисторы не зависят друг от друга, т. е. отказ одного резистора не влияет на остальные.

Таким образом, действует следующее:    P _новый = 2/3 P _{оригинальный}

---

Обрыв фазы — соединение треугольником — обрыв фазы с неисправным резистором, подключенным к

3 Обрыв фазы — соединение треугольником — обрыв фазы с неисправный резистор подключен к

Оставшийся резистор все еще подключен к сети с напряжением 480 В. Это означает, что ток через этот резистор также остается прежним.

Таким образом, действует следующее:    P _новый = 1/3 P _{оригинальный}

---

3 Неисправность фазы — соединение треугольником — отказ одной фазы

3 Неисправность фазы — соединение треугольником — отказ одной фазы 9 0007

Эквивалентная схема показывает, что резисторная сеть из трех резисторов подключена к фазному напряжению, здесь 480 В.