Звезда и треугольник принцип подключения. Звезда и треугольник: принцип подключения электродвигателей и особенности пускателей

Как работает схема подключения звезда-треугольник. Почему используют пускатели звезда-треугольник для асинхронных двигателей. Каковы преимущества и недостатки данного метода пуска. Как рассчитать параметры при переключении со звезды на треугольник.

Содержание

Принцип подключения электродвигателей звездой и треугольником

Схема подключения «звезда-треугольник» широко применяется для запуска трехфазных асинхронных электродвигателей большой мощности. Суть метода заключается в том, что при пуске обмотки статора двигателя соединяются звездой, а после выхода на рабочий режим переключаются на соединение треугольником.

Почему используется такая схема? Дело в том, что при прямом пуске мощных электродвигателей возникает очень большой пусковой ток, который может в 5-7 раз превышать номинальный. Это создает сильные перегрузки в питающей сети и может вызвать падение напряжения. Метод «звезда-треугольник» позволяет снизить пусковой ток и сделать запуск двигателя более плавным.

Особенности соединения звездой

При соединении обмоток звездой:

Фазное напряжение на обмотках составляет 1/√3 от линейного напряжения сети
Пусковой ток снижается в √3 раза по сравнению с пуском напрямую
Пусковой момент уменьшается в 3 раза

Особенности соединения треугольником

При переключении на треугольник:

На обмотки подается полное линейное напряжение
Ток и момент возрастают до номинальных значений
Двигатель выходит на рабочий режим

Конструкция и принцип работы пускателя звезда-треугольник

Пускатель звезда-треугольник представляет собой коммутационный аппарат, который обеспечивает автоматическое переключение обмоток двигателя с соединения звездой на соединение треугольником. Как устроен такой пускатель?

Основные элементы пускателя звезда-треугольник:

Главный контактор для подачи питания на двигатель
Контактор звезды для соединения обмоток звездой
Контактор треугольника для соединения обмоток треугольником

Реле времени для задержки переключения
Тепловое реле для защиты от перегрузки

Принцип работы пускателя:

При нажатии кнопки «Пуск» включается главный контактор и контактор звезды
Двигатель запускается при соединении обмоток звездой
Через заданное время реле времени отключает контактор звезды и включает контактор треугольника
Обмотки двигателя переключаются на соединение треугольником
Двигатель выходит на номинальный режим работы

Преимущества и недостатки пуска по схеме звезда-треугольник

Каковы основные плюсы и минусы использования пускателей звезда-треугольник для запуска асинхронных двигателей? Рассмотрим основные преимущества:

Снижение пускового тока в 3 раза по сравнению с прямым пуском
Уменьшение нагрузки на питающую сеть при пуске
Снижение механических нагрузок на двигатель и приводной механизм

Увеличение срока службы двигателя за счет более щадящего пуска
Возможность запуска мощных двигателей от сетей с ограниченной мощностью

Однако у данного метода есть и некоторые недостатки:

Снижение пускового момента в 3 раза
Невозможность запуска под нагрузкой
Необходимость использования двигателей с выведенными концами обмоток
Усложнение пусковой аппаратуры
Возможность возникновения больших токов при переключении со звезды на треугольник

Расчет параметров при пуске звезда-треугольник

Как рассчитать основные параметры двигателя при переключении со звезды на треугольник? Рассмотрим основные формулы и соотношения:

Пусть:

U_л — линейное напряжение сети
U_ф — фазное напряжение на обмотках

I_пY — пусковой ток при соединении звездой
I_пΔ — пусковой ток при соединении треугольником
M_пY — пусковой момент при соединении звездой
M_пΔ — пусковой момент при соединении треугольником

Тогда при соединении звездой:

U_ф = U_л / √3
I_пY = I_пΔ / √3
M_пY = M_пΔ / 3

То есть при пуске звездой напряжение на обмотках снижается в √3 раз, пусковой ток уменьшается в √3 раз, а пусковой момент падает в 3 раза по сравнению с пуском напрямую треугольником.

Области применения пускателей звезда-треугольник

Где чаще всего используются пускатели по схеме звезда-треугольник? Основные области применения:

Запуск мощных насосов и вентиляторов
Пуск компрессоров большой мощности
Привод дробилок и мельниц
Запуск крупных станков и обрабатывающих центров
Привод конвейеров и транспортеров

Пуск мощных лифтовых лебедок

Важно отметить, что данный метод подходит для механизмов с небольшим начальным моментом сопротивления. Для агрегатов, требующих большого пускового момента, схема звезда-треугольник не подходит.

Альтернативные методы пуска асинхронных двигателей

Помимо схемы звезда-треугольник существуют и другие способы снижения пусковых токов асинхронных двигателей. Какие еще методы применяются?

Пуск через автотрансформатор
Использование устройств плавного пуска
Применение частотных преобразователей
Пуск с переключением полюсов (для специальных двигателей)
Реостатный пуск (для двигателей с фазным ротором)

Каждый из этих методов имеет свои особенности, преимущества и недостатки. Выбор оптимального способа пуска зависит от конкретных условий эксплуатации, требований к пусковому моменту, особенностей питающей сети и других факторов.

Настройка и эксплуатация пускателей звезда-треугольник

На что следует обратить внимание при настройке и использовании пускателей звезда-треугольник? Вот несколько важных моментов:

Правильный выбор времени переключения со звезды на треугольник
Настройка тепловой защиты с учетом особенностей пуска
Проверка правильности чередования фаз при подключении
Контроль состояния контактов пускателя
Периодическая проверка работы реле времени

Важно помнить, что слишком раннее переключение на треугольник может привести к большим броскам тока. А слишком позднее — к затягиванию процесса пуска и перегреву двигателя. Оптимальное время переключения обычно составляет 2-5 секунд и подбирается экспериментально для конкретного привода.

При правильной настройке и эксплуатации пускатель звезда-треугольник обеспечивает надежный и экономичный запуск мощных асинхронных двигателей, существенно снижая нагрузку на питающую сеть и механическую часть привода.

Звезда Треугольник Стартер | Принцип работы, схема питания и управления

Введение в пускатель звезда-треугольник:

Пускатель звезда-треугольник широко используется для запуска трехфазного асинхронного двигателя. При пуске по схеме «звезда-треугольник» двигатель сначала подключается по схеме «звезда», а после достижения требуемой скорости двигатель подключается по схеме «треугольник».

Асинхронный двигатель с малым номиналом можно запустить с помощью прямого пуска (DOL). Двигатель с большим номиналом при запуске с помощью прямого пуска потребляет большой пусковой ток. Большой пусковой ток может привести к падению напряжения в системе, что может привести к нарушению питания в электрической сети. Для ограничения пускового тока Используется стартер звезда-треугольник .

Зачем нужен стартер для асинхронного двигателя?

Когда асинхронный двигатель запускается, он потребляет большой пусковой ток, потому что полное сопротивление ротора более реактивно при запуске двигателя. Проскальзывание двигателя при пуске равно единице.

Напряжение, индуцируемое ротором;

Er = s*Es* отношение оборотов ротора статора

Где,

Er = индуктивное напряжение ротора
s = скольжение

При пуске скольжение=1

Ток ротора (Ir) = Er/Zr

Где

Er и Zr — напряжение ротора и импеданс соответственно.

Полное сопротивление ротора Z2=√(Rr ² + s*Xr ² )

Реактивное сопротивление ротора (Xr) больше сопротивления ротора.

Xr= 2πsfs XL

При пуске скольжение двигателя равно единице, а частота индуцированного напряжения на роторе равна частоте питания статора. Следовательно, реактивное сопротивление ротора больше при пуске двигателя. При запуске ротор потребляет большой индуктивный ток.

Кроме того, во время запуска коэффициент мощности двигателя очень низкий. В результате пусковой крутящий момент двигателя очень плохой. Когда двигатель разгоняется до своей базовой скорости, проскальзывания и напряжение ротора уменьшаются, а ток соответственно уменьшается.

Мы используем пускатель звезда-треугольник для ограничения пускового тока асинхронного двигателя.

Методы снижения пускового тока

Снижение напряжения статора — пускатель звезда-треугольник
Добавление внешнего сопротивления в цепь ротора- Только для двигателей с контактными кольцами

Теперь мы обсудим, как можно ограничить пусковой ток с помощью пускателя по схеме звезда-треугольник?

Что такое пускатель звезда-треугольник?

Обмотка статора двигателя выведена в клеммную коробку статора двигателя. Обмотка может быть соединена по схеме звезда или треугольник.

Когда двигатель запускается пускателем прямого пуска, обмотка настраивается в треугольнике. Шесть пар обмоток вводятся в панель пускателя для соединения обмотки по схеме «звезда» первоначально на определенное время, а после подключения двигателя по схеме «треугольник» с контакторной логикой звезда/треугольник.

Принцип работы пускателя звезда-треугольник

Сначала двигатель запускается путем соединения обмотки статора в звезду. Фазное напряжение в звездообразной конфигурации составляет 1/ √ 3 межфазного или линейного напряжения. Таким образом, напряжение, подаваемое на обмотку статора, составляет около 58 % напряжения сети. Пусковой ток статора уменьшается до 1/ √ 3 от тока полной нагрузки, когда двигатель запускается по конфигурации обмотки звезды.

Однако при уменьшении пускового тока также неблагоприятно влияет на мощность двигателя при пусковом моменте. Крутящий момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату приложенного напряжения.

T= Скольжение* V ^{2 ———-(1)}
^{При пуске скольжение=1}
Tst= K* V ^{2 —————(2)}
Tst= K* (1 /√3) ²
^{Tst= K*1/3 —————(3)}

Способность двигателя по крутящему моменту становится равной 33 % от полного крутящего момента двигателя во время работы мотор в звездной конфигурации. Таким образом, пускатель звезда-треугольник может использоваться для пусковых нагрузок, требующих меньшего пускового момента.

Схема пускателя «звезда-треугольник»

Описание цепи пускателя «звезда-треугольник»:

При нажатии кнопки «Пуск» включается таймер K1T, который приводит в действие контактор «звезда» KM1, а затем главный контактор KM3. Двигатель запускается в конфигурации звезды. Двигатель работает по схеме «звезда» в течение времени, запрограммированного таймером K1T.

По истечении времени таймера K ₁ T срабатывает контактор треугольника KM2, и теперь двигатель работает в режиме треугольника. Реле перегрузки может быть установлено в основной линии или в схеме треугольника. На схеме реле перегрузки установлено по схеме треугольник. В схеме треугольника уставка реле должна быть 1/9.0003 √ 3 тока полной нагрузки двигателя.

Применение пускателя по схеме «звезда-треугольник»:

Пускатель по схеме «звезда-треугольник» снижает пусковой ток, однако пусковой момент также снижается. При пускателе звезда-треугольник пусковой момент снижается до 66 %. В режиме звезды двигатель может развивать только 33 % крутящего момента. Стартер лучше всего подходит для применения, когда механическая нагрузка требует меньшего пускового момента.

Star – Стартер Delta работает | Технические книги Pdf

Пускатель звезда-треугольник

Для пуска большого асинхронного двигателя мы используем пускатель звезда-треугольник, потому что большие асинхронные двигатели (клетьевого типа) со статором, соединенным треугольником, при прямом запуске создают большие броски пускового тока, которые вызывают колебания напряжение в питающей сети. Чтобы предотвратить это, мы запускаем асинхронный двигатель при пониженном напряжении в начале асинхронного двигателя, а позже, после достижения необходимой скорости, мы запускаем асинхронный двигатель при полном напряжении питания, для этой цели мы используем звезда треугольник стартер .

Принцип работы пускателя звезда-треугольник:

Как обсуждалось выше, чтобы уменьшить колебания напряжения в линии питания, нам необходимо уменьшить пусковые импульсные токи, поэтому нам нужно уменьшить напряжение при запуске асинхронного двигателя. Для этой цели мы сначала подключаем обмотки статора асинхронного двигателя в звезду, а затем мы соединяем обмотки статора в треугольник для работы при полном напряжении питания. На приведенной ниже схеме показано, как пускатель звезда-треугольник подключается к асинхронному двигателю.

Схема подключения пускателя звезда-треугольник:

В начальном положении переключателя обмотки статора соединены звездой, как показано на следующем рисунке.

Теперь асинхронный двигатель постепенно набирает скорость. Когда скорость достигает 80 процентов от номинальной, переключатель переходит в рабочее положение, в результате чего обмотки статора соединяются треугольником, как показано на рисунке ниже.

Теория и расчеты пускателя по схеме «звезда-треугольник»:

Чтобы понять, как снижается напряжение при соединении обмотки статора по схеме «звезда», см. приведенные ниже расчеты.

При соединении звездой фазное напряжение составляет 1/√3 линейного напряжения, поскольку крутящий момент прямо пропорционален квадрату приложенного напряжения, крутящий момент уменьшается в 1/3 раза по сравнению с крутящим моментом, создаваемым при пуске с прямым соединением треугольником .

Пусть,

VL – линейное напряжение.

V1 — фазное напряжение.

Iтип — пусковой ток на фазу, когда обмотки статора соединены в звезду.

Istyl — пусковой линейный ток при соединении обмоток статора в звезду.

IstΔp — пусковой ток на фазу при прямом переключении с обмотками статора, соединенными треугольником.

IstΔl — пусковой ток линии при прямом переключении с обмотками статора, соединенными треугольником.

IscΔp — ток фазы короткого замыкания при прямом переключении с обмотками статора в треугольник.