Схема переключения со звезды на треугольник. Схема пуска электродвигателя звезда-треугольник: принцип работы, преимущества и применение

Что такое схема пуска звезда-треугольник. Как работает пускатель звезда-треугольник. Каковы преимущества и недостатки данной схемы пуска. Где применяется пуск по схеме звезда-треугольник. Как правильно подобрать компоненты схемы.

Содержание

Что такое схема пуска звезда-треугольник

Схема пуска звезда-треугольник — это способ запуска трехфазных асинхронных электродвигателей, позволяющий значительно снизить пусковой ток. Принцип работы основан на переключении обмоток статора с соединения звездой на соединение треугольником.

При пуске обмотки соединяются звездой, что снижает напряжение на каждой обмотке в √3 раз. Это приводит к уменьшению пускового тока примерно в 3 раза по сравнению с прямым пуском. После разгона двигателя до 75-80% номинальной скорости происходит переключение обмоток на соединение треугольником.

Принцип работы пускателя звезда-треугольник

Работа пускателя звезда-треугольник происходит в следующей последовательности:


  1. При нажатии кнопки «Пуск» замыкаются контакторы К и К2, соединяя обмотки двигателя звездой.
  2. Одновременно запускается таймер, отсчитывающий время работы в соединении звездой (обычно 5-10 секунд).
  3. По истечении заданного времени размыкается контактор К2 и замыкается К1, переключая обмотки на соединение треугольником.
  4. Двигатель продолжает работу на полной мощности в соединении треугольником.

Такая последовательность обеспечивает плавный разгон двигателя с минимальными пусковыми токами.

Преимущества схемы пуска звезда-треугольник

Использование пускателя звезда-треугольник дает следующие преимущества:

  • Снижение пускового тока в 3 раза по сравнению с прямым пуском
  • Уменьшение механических нагрузок на двигатель при пуске
  • Снижение просадки напряжения в сети при запуске мощных двигателей
  • Увеличение срока службы двигателя за счет снижения пусковых нагрузок
  • Возможность использования с двигателями разной мощности
  • Простота конструкции и низкая стоимость по сравнению с другими способами плавного пуска

Недостатки пуска по схеме звезда-треугольник

Данный способ пуска имеет также некоторые недостатки:


  • Снижение пускового момента двигателя примерно в 3 раза
  • Возможность возникновения бросков тока при переключении со звезды на треугольник
  • Необходимость использования двигателя с выведенными концами всех обмоток статора
  • Невозможность регулирования времени разгона
  • Повышенный износ коммутационной аппаратуры из-за частых переключений

Области применения пускателей звезда-треугольник

Пуск по схеме звезда-треугольник наиболее эффективен в следующих случаях:

  • Запуск мощных асинхронных двигателей (от 15 кВт и выше)
  • Пуск двигателей с высокой частотой включений
  • Запуск компрессоров, насосов, вентиляторов
  • Пуск приводов конвейеров, подъемных механизмов
  • Запуск станков с большой инерционной нагрузкой

Выбор компонентов для схемы пуска звезда-треугольник

При проектировании пускателя звезда-треугольник необходимо правильно подобрать следующие компоненты:

  • Автоматический выключатель — выбирается на ток в 2 раза больше номинального тока двигателя
  • Контакторы К и К1 (линейный и треугольника) — на ток 0.58 от номинального тока двигателя
  • Контактор К2 (звезды) — на ток 0.33 от номинального тока двигателя
  • Тепловое реле — на ток 0.58 от номинального тока двигателя
  • Таймер — с диапазоном настройки 1-30 секунд

Правильный подбор компонентов обеспечит надежную и безопасную работу пускателя.


Схема подключения пускателя звезда-треугольник

Типовая схема подключения пускателя звезда-треугольник включает следующие элементы:

  • Автоматический выключатель QF
  • Контактор линейный K
  • Контактор звезды K2
  • Контактор треугольника K1
  • Тепловое реле FR
  • Таймер KT
  • Кнопки управления SB1 (Пуск) и SB2 (Стоп)

Силовые цепи подключаются к клеммам двигателя U1-V1-W1 и U2-V2-W2. Цепи управления обеспечивают правильную последовательность переключения контакторов.

Расчет параметров пускателя звезда-треугольник

Для правильного выбора компонентов схемы необходимо выполнить следующие расчеты:

  1. Определить номинальный ток двигателя: Iном = P / (√3 * U * cosφ)
  2. Рассчитать ток контакторов K и K1: Iк = 0.58 * Iном
  3. Рассчитать ток контактора K2: Iк2 = 0.33 * Iном
  4. Выбрать автоматический выключатель: Iавт = 2 * Iном
  5. Подобрать тепловое реле: Iтр = 0.58 * Iном

Выполнение этих расчетов позволит правильно подобрать все компоненты схемы пускателя звезда-треугольник.

Заключение

Схема пуска звезда-треугольник является эффективным и недорогим способом снижения пусковых токов мощных асинхронных двигателей. Несмотря на некоторые недостатки, данный метод широко применяется в промышленности благодаря простоте реализации и надежности. Правильный выбор компонентов и расчет параметров позволяет создать надежную систему пуска двигателей различной мощности.



Соединение звездой и треугольником обмоток электродвигателя

Конструкция трехфазного электродвигателя представляет собой электрическую машину, для нормальной работы которой необходимы трехфазные сети переменного тока. Основными частями такого устройства являются статор и ротор. Статор оборудован тремя обмотками, сдвинутыми между собой на 120 градусов. Когда в обмотках появляется трехфазное напряжение, на их полюсах происходит образование магнитных потоков. За счет этих потоков, ротор двигателя начинает вращаться.

Содержание

Соединение обмоток звездой и треугольником

В промышленном производстве и в быту практикуется широкое применение трехфазных асинхронных двигателей. Они могут быть односкоростными, когда производится соединение звездой и треугольником обмоток электродвигателя или многоскоростными, с возможностью переключения с одной схемы на другую.

У всех трехфазных электродвигателей обмотки соединяются по схеме звезды или треугольника.

При подключении обмоток по схема звезда, их концы соединяются в одной точке в нулевом узле. Поэтому, получается еще один дополнительный нулевой вывод. Другие концы обмоток соединяются с фазами сети 380 В.

Соединение треугольником заключается в последовательном соединении обмоток. Конец первой обмотки соединяется с начальным концом второй обмотки и так далее. В конечном итоге, конец третьей обмотки, соединится с началом первой обмотки. Подача трехфазного напряжения осуществляется в каждый узел соединения. Подключение по схеме треугольник отличается отсутствием нулевого провода.

Оба вида соединений получили примерно одинаковое распространение и не имеют между собой значительных отличительных особенностей.

Существует и комбинированное подключение, когда используются оба варианта. Такой способ применяется достаточно часто, его целью является плавный запуск электродвигателя, которого не всегда можно добиться при обычных подключениях. В момент непосредственного пуска, обмотки находятся в положении звезда. Далее, используется реле, которое обеспечивает переключение в положение треугольника. За счет этого происходит уменьшение пускового тока. Комбинированная схема, чаще всего, применяется во время пуска электродвигателей, обладающих большой мощностью. Для таких двигателей требуется и значительно больший пусковой ток, превышающий номинальное значение примерно в семь раз.

Электродвигатели могут подключаться и другими способами, когда применяется двойная или тройная звезда. Такие подключения используются для двигателей с двумя и более регулируемыми скоростями.

Запуск трехфазного электродвигателя с переключением со звезды на треугольник

Данный способ применяется для того, чтобы снизить пусковой ток, который может примерно в 5-7 раз превышать номинальный ток электродвигателя. Агрегаты со слишком большой мощностью имеют такой пусковой ток, при котором легко перегорают предохранители, отключаются автоматы и, целом, значительно понижается напряжение. При таком уменьшении напряжения снижается накаливание ламп, происходит снижение вращающего момента других электродвигателей, самопроизвольно отключаются магнитные пускатели и контакторы. Поэтому, применяются разные способы, с целью уменьшения пускового тока.

Общим для всех способов является необходимость снижения напряжения в обмотках статора на время непосредственного пуска. Чтобы уменьшить пусковой ток, цепь статора на время пуска может дополняться дросселем, реостатом или автоматическим трансформатором.

Наибольшее распространение получило переключение обмотки из звезды в положение треугольника. В положении звезды напряжение становится в 1,73 раза меньше, чем номинальное, поэтому и ток будет меньше, чем при полном напряжении. Во время пуска частота вращения электродвигателя увеличивается, происходит снижение тока и обмотки переключаются в положение треугольника.

Такое переключение допускается в электродвигателях, имеющих облегченный режим пуска, так как происходит снижение пускового момента, примерно в два раза. Данным способом переключаются те двигатели, которые конструктивно могут соединяться в треугольник. У них должны быть обмотки, способные работать при линейном напряжении сети.

Когда нужно переключаться с треугольника в звезду

Когда необходимо выполнить соединение звездой и треугольником обмоток электродвигателя, следует помнить о возможности переключения с одного вида на другой. Основным вариантом является схема переключения звезда треугольник. Однако, при необходимости, возможен и обратный вариант.

Подбор контактора по току в схеме «звезда-треугольник»

При запуске электродвигатель испытывает крутящий момент нагрузки и инерцию рабочей машины. Для более плавного пуска электродвигателя следует обеспечить пусковой ток в силовой цепи в пределах рабочего диапазона. Этот вид запуска понижает пусковые токи до необходимой величины.

Также и происходит снижение крутящего момента разгоняемого двигателя.

 

 

Технические характеристики

При запуске:

·         бросок пускового тока снижен до одной трети от его величины при обычном пуске,

·         крутящий момент электродвигателя снижен до одной трети или даже меньше от его величины при обычном пуске.

При пуске переключением со «звезды» на «треугольник» в общем случае наблюдаются переходные токи.

Область применения

В начальный момент процесса запуска (соединение типа «звезда») до момента переключения на «треугольник» крутящий момент сопротивления рабочей машины, независимо от скорости вращения, должен оставаться меньшим, чем крутящий момент электродвигателя, собранного в «звезду».

Подобный режим идеально подходит для двигателей, пускающихся в отсутствии нагрузки:

  • механические станки,
  • центробежные компрессоры,
  • деревообрабатывающие станки.

Чтобы предотвратить большой бросок тока в момент переключения со «звезды» на «треугольник», электродвигатель должен развить частоту вращения 80-85% от номинальной.

Указание по мерам безопасности

Номинальное рабочее напряжение обмоток электродвигателя при соединении их в «треугольник» должно быть равным напряжению силовой цепи.

Пример:

Электродвигатель для сети 400 В, пускаемый переключением со «звезды» на «треугольник», должен быть рассчитан на напряжение 400 В при соединении его обмоток в «треугольник». Обычно это обозначается как «электродвигатель на 400/690 В». Обмотки электродвигателя должны иметь 6 отдельных выводов.

Порядок работы

·         1-й этап — подключение «звезды»

Нажмите кнопку «Пуск» цепи управления для замыкания контактора «звезды» KM2. После чего замыкается линейный контактор KM1, и электродвигатель запускается. При этом начинается отсчёт заданного времени пуска (обычно от 6 до 10 с).

·         2-й этап — переключение со «звезды» на «треугольник»

По истечении заданного времени размыкается контактор звезды KM2.

·         3-й этап — подключение «треугольника»

Между моментами размыкания контактора «звезды» и замыкания контактора «треугольника», при помощи реле времени типа TE5S, задаётся время переключения (задержки) в 50 мс. Этим достигается отсутствие перекрытия цепей «звезды» и «треугольника».

Примечание

При использовании в качестве контакторов «треугольника» и «звезды» контакторов «AF…» или контакторов «A…» в качестве контактора «звезды», а «AF…» контактора «треугольника», нет необходимости применять реле времени, задающего время переключения (задержки), т.е. TE5S или аналогичное. Достаточно реле времени, задающего длительность подключения «звезды» при пуске. Необходимая электрическая блокировка между контакторами «звезды» и «треугольника» осуществляется при помощи устройства VE 5 или вспомогательными контактами.

Однако в этом случае, при переключении контактора в разомкнутое состояние (перерыв в подаче напряжения может достигать 95 мс), то необходимо проверить допустимость подобного режима, т.е. уменьшения скорости вращения электродвигателя при пуске, для практических условий.