Какво е звезда и триъгълник в електродвигателя

теория

Както вече споменахме схемите за свързване на звездата и триъгълника са характерни не само за електродвигателя, но и за намотките на трансформатора, нагревателни елементи (например електрически нагревателни елементи на котела) и други товари.

За да разберете защо тези схеми за свързване на елементи на трифазна верига са така наречени, трябва да ги промените донякъде.

В "звездата" натоварването на всяка от фазите е свързано с един от изводите, това се нарича неутрална точка. В „триъгълника“ всеки от товарните клеми е свързан за разлика от фазите.

Всичко, посочено в статията, е валидно и за трифазно асинхронни и синхронни машини.

Помислете този въпрос на примера за свързването на намотките на трифазен трансформатор или трифазен двигател (в този контекст това няма значение).

На тази фигура разликите са по-забележими, в "звездата" началото на намотките е свързано към фазови проводници, а краищата са свързани заедно, в повечето случаи нулев проводник от захранващия генератор или трансформатор е свързан към една и съща точка на натоварване.

Точката показва началото на намотките.

Тоест в „триъгълника“ са свързани края на предишната намотка и началото на следващата, а фазата на захранване е свързана към тази точка. Ако объркате края и началото, свързаната машина няма да работи.

Каква е разликата

Ако говорим за свързване на еднофазни консуматори, накратко ще анализираме примера на три електротена, след това в „звездата“, ако един от тях изгори, двата останали ще продължат да работят. Ако две от трите изгорят, нито едно няма да работи, тъй като те са свързани по двойки с линейно напрежение.

В триъгълната верига, дори когато 2 десет елемента изгорят, третият ще продължи да работи. В нея няма неутрална жица, просто няма къде да я свържете. А в „звездата“ тя е свързана с неутралната точка и е необходимо да се изравнят фазовите токове и тяхната симетрия в случай на различни фазови натоварвания (например 1 нагревател е свързан в един от клоните, а 2 успоредно за останалите).

Но ако при такава връзка (с различно фазово натоварване) тя изгаря нула, то напреженията няма да са същите (където повече натоварвания провисва, а където по-малко - се увеличава). Повече за това писахме в статията на фазов дисбаланс.

Трябва да се има предвид, че е невъзможно свързването на обикновени еднофазни устройства (220V) между фазите, на 380V.Или устройствата трябва да са проектирани за такава мощност, или мрежата трябва да бъде с линейна 220V (както в електрическите мрежи с изолиран неутрален някои конкретни обекти, например кораби).

Но, с свързване на трифазен двигател, нулата често не е свързана със средната точка на звездата, тъй като това е симетрично натоварване.

Формули за мощност, ток и напрежение

Като начало има две различни напрежения в звездната верига - линейни (между линейни или фазови проводници) и фазови (между фаза и нула). U линейна 1,73 (корен от 3) пъти по-голяма от U фаза. В този случай линейните и фазовите токове са равни.

UL = 1,73 * Uph

Il = Ако

Това е така линейно и фазово напрежение корелира, така че когато е линейна в 380V, фазата е 220V.

В "триъгълника" U-линейна и U-фаза са равни, а токовете се различават с 1,73 пъти.

Ul = Uf

IL = 1,73 * АКО

мощност и в двата случая вземете предвид едни и същи формули:

• пълен S = 3 * Sph = 3 * (Ul / √3) * I = √3 * Ul * I;
• активен P = √3 * Ul * I * cos φ;
• реактивен Q = √3 * Ul * I * sin φ.

Когато свързвате един и същ товар към една и съща U-фаза и U-линейна, мощността на свързаните устройства ще се различава 3 пъти.

Да предположим, че има мотор, който работи по трифазна мрежа 380/220 V, а намотките му са проектирани да бъдат свързани чрез „звезда“ към електрическата мрежа с линеен 660V. Тогава, когато е свързан към „триъгълника“, захранването с U-линия трябва да бъде 1,73 пъти по-малко, тоест 380V, което е подходящо за свързване към нашата мрежа.

Ще дадем изчисления, за да покажем какви ще са разликите за двигателя при превключване на намотките от една верига в друга.

Да предположим, че токът на статора, когато е свързан към триъгълник в 380V мрежа, е бил 5A, тогава неговата пълна мощност е равна на:

S = 1,73 * 380 * 5 = 3287 VA

Превключете електродвигателя към „звездата“ и мощността ще намалее 3 пъти, тъй като напрежението на всяка намотка намалява 1,73 пъти (беше 380 на намотка, но стана 220), а токът също 1,73 пъти: 1,73 * 1 , 73 = 3. Така че, като вземем предвид намалените стойности, ще изчислим общата мощност.

S = 1,73 * 380 * (5/3) = 1,73 * 380 * 1,67 = 1070 VA

Както можете да видите, мощността спадна 3 пъти!

Но какво ще се случи, ако има друг електродвигател и той е работил в „звездата“ в мрежата 380V и токът на статора е в същия 5А, съответно намотките са проектирани така, че да бъдат свързани към „триъгълника“ за 220V (3 фази), но по някаква причина те свързан в "триъгълник" и свързан към 380V?

В този случай мощността ще се увеличи 3 пъти, тъй като напрежението върху намотката сега е обратно увеличено с 1,73 пъти, а токът е същият.

S = 1,73 * 380 * 5 * (3) = 9861 VA

Мощността на двигателя е станала повече от номиналната едновременно 3 пъти. Така че просто гори!

Следователно е необходимо да се свърже електродвигателят според схемата на свързване на намотката, която съответства на номиналното им напрежение.

Практика - как да изберем схема за конкретен случай

Най-често електротехниците работят с мрежа 380 / 220V, така че нека разгледаме как да свържем, със звезда или триъгълник, електрически двигател към такава трифазна електрическа мрежа.

В повечето електродвигатели схемата на свързване на намотките може да бъде променена, тъй като за това има шест извода в Бърно, те са подредени по такъв начин, че с помощта на минимален набор от джъмпери можете да сглобите необходимата верига. С прости думи: заключението на началото на първата намотка се намира над края на третата, началото на втората, над края на първата, началото на третата над края на втората.

Как да разграничите две опции за свързване на електродвигател, които виждате на фигурата по-долу.

Нека да поговорим каква схема да изберем. Схемата за свързване на намотките на двигателя няма особен ефект върху режима на работа на двигателя, при условие че номиналните параметри на двигателя съответстват на електрическата мрежа. За целта разгледайте табелката с данни и определете за какво напрежение е специално проектирана вашата електрическа машина.

Обикновено маркировката има формата:

Δ / Y 220/380

Това означава:

Ако междуфазното напрежение е 220, съберете намотките в триъгълник, а ако 380 - в звезда.

За да отговорите просто на въпроса "Как да свържете намотките на мотора?" направихме диаграма за избор за схемата на връзката:

Star-delta превключване за плавен старт

Когато моторът стартира, се наблюдават високи токове на натиск. Следователно, за да се намалят пусковите токове на индукционните двигатели, се използва стартова верига с намотките, превключени от звезда към делта. В същото време, както беше споменато по-горе, електрическият двигател трябва да бъде проектиран така, че да се свърже към "триъгълника" и да работи под линейната мрежа.

По този начин в нашите трифазни захранващи мрежи (380 / 220V) за такива случаи се използват двигатели с мощност волтове "380/660", съответно за "Δ / Y".

При стартиране намотките се включват от "звезда" при понижено напрежение 380V (спрямо номиналното 660V), двигателят започва да набира скорост и в определен момент (обикновено чрез таймер, в сложни случаи - от сигнала на датчиците за ток и скорост), намотките преминават към "триъгълник" и работят вече при техните номинални 380 волта.

На илюстрацията по-горе е описан такъв метод за стартиране на двигателите, но като пример е показан превключвател за превключване, на практика се използват два допълнителни контактора (KM2 и KM3), въпреки че е по-сложна от обичайната схема за свързване на електродвигател, това не е неговият недостатък. Но тя има редица предимства:

• По-малко натоварване на електрическата мрежа от токовете на удар.
• Съответно, по-ниските спадове на напрежението и вероятността за спиране на свързаното оборудване е намалена.
• Мек старт на двигателя.

Има два основни недостатъка на това решение:

1. Необходимо е да положите два трижилни кабела от местоположението на контакторите директно към клемите на двигателя.
2. Стартови капки въртящ момент.

заключение

Поради това няма разлики в производителността, когато свързвате един и същ електромотор според схемата със звезда или триъгълник (той просто ще изгори, ако направите грешка при избора си). Както и няма предимства и недостатъци на нито една от схемите. Някои автори цитират аргумента, че токът в "звездата" е по-малък. Но със същата мощност на два различни двигателя, единият от които е проектиран да бъде свързан в "звезда", а вторият в "триъгълник" към мрежата, например, 380V, токът ще бъде същия. И един и същ двигател не може да бъде превключен „случайно“ и „не е ясно за какво“, тъй като той просто изгаря. Основното е да изберете опцията, която съответства на напрежението на електрическата мрежа.

Надяваме се, че сега ви стана по-ясно какво представляват звезда и триъгълна верига в електромотора, каква е разликата в свързването на всеки от методите и как да изберете схема за конкретен случай. Надяваме се, че предоставената информация е била полезна и интересна за вас!

Свързани материали:

• Каква е разликата между променлив ток и постоянен ток
• За какво са фаза, нула и заземяване
• Диаграми за свързване на трифазен електромер