Was ist ein Stern und ein Dreieck in einem Elektromotor

Theorie

Wie bereits erwähnt, sind die Stern- und Dreiecksverbindungsschemata nicht nur für den Elektromotor charakteristisch, sondern auch für die Transformatorwicklungen, Heizelemente (z. B. Elektrokesselheizelemente) und andere Lasten.

Um zu verstehen, warum diese Schemata zum Verbinden von Elementen einer Dreiphasenschaltung so genannt werden, müssen Sie sie etwas modifizieren.

Im "Stern" ist die Last jeder Phase durch eine der Schlussfolgerungen miteinander verbunden, dies wird als Neutralpunkt bezeichnet. Im „Dreieck“ ist jeder der Lastanschlüsse mit unterschiedlichen Phasen verbunden.

Alles, was in dem Artikel gesagt wird, gilt weiterhin für drei Phasen asynchron und Synchronmaschinen.

Betrachten Sie dieses Problem als Beispiel für den Anschluss der Wicklungen eines Drehstromtransformators oder eines Drehstrommotors (in diesem Zusammenhang spielt dies keine Rolle).

In dieser Figur sind die Unterschiede deutlicher, im "Stern" sind die Wicklungsanfänge mit Phasenleitern verbunden und die Enden miteinander verbunden, in den meisten Fällen ist ein Nulldraht vom Versorgungsgenerator oder Transformator mit demselben Lastpunkt verbunden.

Der Punkt zeigt den Beginn der Wicklungen an.

Das heißt, im "Dreieck" sind das Ende der vorherigen Wicklung und der Anfang der nächsten Wicklung verbunden, und die Versorgungsphase ist mit diesem Punkt verbunden. Wenn Sie das Ende und den Anfang mischen, funktioniert die angeschlossene Maschine nicht.

Was ist der Unterschied

Wenn wir über den Anschluss einphasiger Verbraucher sprechen, werden wir kurz das Beispiel von drei Elektrotenen analysieren. Wenn dann im „Stern“ einer von ihnen ausbrennt, arbeiten die beiden verbleibenden weiter. Wenn zwei der drei durchgebrannt sind, funktioniert keiner, da sie paarweise an die Netzspannung angeschlossen sind.

In der Dreiecksschaltung funktioniert das dritte weiterhin, selbst wenn zwei bis zehn Elemente ausbrennen. Es hat keinen neutralen Draht, es kann einfach nirgendwo angeschlossen werden. Und im „Stern“ ist es mit einem Neutralpunkt verbunden, und es wird benötigt, um die Phasenströme und ihre Symmetrie bei unterschiedlichen Phasenlasten auszugleichen (zum Beispiel ist 1 Heizung in einem der Zweige und 2 parallel für die anderen Zweige angeschlossen).

Wenn es jedoch bei einer solchen Verbindung (mit einer anderen Phasenlast) Null durchbrennt, sind die Spannungen nicht gleich (wo mehr Last durchhängt und wo weniger zunimmt). Wir haben mehr darüber im Artikel über geschrieben Phasenungleichgewicht.

Es ist zu beachten, dass es unmöglich ist, gewöhnliche einphasige Geräte (220 V) zwischen Phasen mit 380 V anzuschließen.Entweder sollten die Geräte für eine solche Leistung ausgelegt sein, oder das Netzwerk sollte mit linearen 220 V betrieben werden (wie in elektrischen Netzwerken mit isoliert neutral einige bestimmte Objekte, z. B. Schiffe).

Aber mit Anschließen eines Drehstrommotors, Null ist oft nicht mit dem Mittelpunkt des Sterns verbunden, da dies eine symmetrische Last ist.

Leistungs-, Strom- und Spannungsformeln

Zunächst gibt es im Sternkreis zwei verschiedene Spannungen - linear (zwischen linearen oder Phasendrähten) und phasig (zwischen Phase und Null). U linear 1,73 (Wurzel von 3) mal größer als die U-Phase. In diesem Fall sind die linearen Ströme und die Phasenströme gleich.

UL = 1,73 * Uph

Il = If

Also Netz- und Phasenspannung korrelieren, so dass bei einer linearen Spannung von 380 V die Phase 220 V beträgt.

Im „Dreieck“ sind die U-lineare und die U-Phase gleich und die Ströme unterscheiden sich um das 1,73-fache.

Ul = Uf

IL = 1,73 * IF

Leistung Berücksichtigen Sie in beiden Fällen die gleichen Formeln:

• voll S = 3 * Sph = 3 * (Ul / √3) * I = √3 * Ul * I;
• aktiv P = √3 * Ul * I * cos φ;
• reaktives Q = √3 * Ul * I * sin φ.

Wenn dieselbe Last an dieselbe U-Phase und U-Linear angeschlossen wird, unterscheidet sich die Leistung der angeschlossenen Geräte um das Dreifache.

Angenommen, es gibt einen Motor, der in einem dreiphasigen 380/220-V-Netz betrieben wird und dessen Wicklungen so ausgelegt sind, dass sie über einen "Stern" mit linearen 660 V an das Stromnetz angeschlossen werden. Bei Anschluss an das „Dreieck“ sollte die U-Line-Versorgung 1,73-mal geringer sein, dh 380 V, was für den Anschluss an unser Netzwerk geeignet ist.

Wir werden Berechnungen geben, um zu zeigen, welche Unterschiede für den Motor beim Umschalten der Wicklungen von einem Stromkreis in einen anderen bestehen.

Angenommen, der Statorstrom betrug bei Anschluss an ein Dreieck in einem 380-V-Netzwerk 5A, dann ist seine volle Leistung gleich:

S = 1,73 · 380 · 5 = 3287 VA

Schalten Sie den Elektromotor auf den „Stern“ und die Leistung verringert sich um das Dreifache, da die Spannung an jeder Wicklung um das 1,73-fache gesunken ist (380 pro Wicklung, aber 220) und der Strom ebenfalls um das 1,73-fache: 1,73 * 1 73 = 3. Unter Berücksichtigung der reduzierten Werte berechnen wir also die Gesamtleistung.

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

Wie Sie sehen können, ist die Leistung dreimal gesunken!

Aber was passiert, wenn es einen anderen Elektromotor gibt, der im „Stern“ des 380-V-Netzes funktioniert und der Statorstrom in den gleichen 5 A liegt und die Wicklungen für 220 V (3 Phasen) an das „Dreieck“ angeschlossen sind, aber aus irgendeinem Grund in einem "Dreieck" verbunden und an 380V angeschlossen?

In diesem Fall erhöht sich die Leistung um das Dreifache, da die Spannung an der Wicklung nun umgekehrt um das 1,73-fache erhöht wird und der Strom gleich ist.

S = 1,73 · 380 · 5 · (3) = 9861 VA

Die Motorleistung ist dreimal mehr als nominell geworden. Also brennt es einfach!

Daher ist es notwendig, den Elektromotor gemäß dem Wicklungsverbindungsschema anzuschließen, das ihrer Nennspannung entspricht.

Übung - wie man ein Schema für einen bestimmten Fall auswählt

In den meisten Fällen arbeiten Elektriker mit einem 380 / 220V-Netz. Schauen wir uns also an, wie ein Elektromotor mit einem Stern oder einem Dreieck an ein solches dreiphasiges Stromnetz angeschlossen wird.

Bei den meisten Elektromotoren kann der Anschlussplan der Wicklungen geändert werden, dafür befinden sich sechs Klemmen in der Brünne, die so angeordnet sind, dass Sie mit Hilfe eines minimalen Satzes von Steckbrücken die benötigte Schaltung zusammenbauen können. Mit einfachen Worten: Der Abschluss des Beginns der ersten Wicklung befindet sich über dem Ende der dritten, der Anfang der zweiten, über dem Ende der ersten, der Anfang der dritten über dem Ende der zweiten.

Wie Sie zwei Optionen zum Anschließen eines Elektromotors unterscheiden, sehen Sie in der folgenden Abbildung.

Lassen Sie uns darüber sprechen, welches Schema Sie wählen sollen. Der Anschlusskreis der Motorspulen hat keinen besonderen Einfluss auf die Motorbetriebsart, sofern die Nennparameter des Motors dem Netz entsprechen. Schauen Sie sich dazu das Typenschild an und bestimmen Sie, für welche Spannung Ihre elektrische Maschine speziell ausgelegt ist.

Typischerweise hat die Markierung die Form:

Δ / Y 220/380

Dies steht für:

Wenn die Grenzflächenspannung 220 beträgt, sammeln Sie die Wicklungen in einem Dreieck und wenn 380 - in einem Stern.

Um einfach die Frage zu beantworten "Wie werden die Wicklungen des Motors angeschlossen?" Wir haben für Sie ein Auswahldiagramm für das Anschlussdiagramm erstellt:

Stern-Dreieck-Umschaltung für einen reibungslosen Start

Beim Starten des Motors werden hohe Einschaltströme beobachtet. Um die Anlaufströme von Induktionsmotoren zu reduzieren, wird daher eine Anlaufschaltung verwendet, bei der die Wicklungen von Stern auf Dreieck geschaltet sind. Gleichzeitig muss der Elektromotor, wie oben erwähnt, so ausgelegt sein, dass er mit dem "Dreieck" verbunden ist und unter der Linearität Ihres Netzwerks arbeitet.

Daher werden in unseren dreiphasigen Stromnetzen (380 / 220V) in solchen Fällen Motoren mit einer Nennspannung von "380/660" Volt für "Δ / Y" verwendet.

Beim Starten werden die Wicklungen durch einen "Stern" bei einer reduzierten Spannung von 380 V (bezogen auf die Nennspannung von 660 V) eingeschaltet, der Motor beginnt an Drehzahl zu gewinnen und zu einem bestimmten Zeitpunkt (normalerweise per Timer, in komplizierten Fällen - durch das Signal von Strom- und Geschwindigkeitssensoren) schalten die Wicklungen in ein "Dreieck" und arbeiten bereits bei ihren Nennwerten 380 Volt.

Die obige Abbildung beschreibt ein solches Verfahren zum Starten der Motoren, aber als Beispiel wird ein Umschalter gezeigt, in der Praxis werden zwei zusätzliche Schütze (KM2 und KM3) verwendet, obwohl es komplizierter als die übliche Schaltung zum Anschließen eines Elektromotors ist, ist es nicht sein Nachteil. Aber sie hat eine Reihe von Vorteilen:

• Geringere Netzbelastung durch Einschaltströme.
• Dementsprechend werden geringere Spannungsabfälle und die Wahrscheinlichkeit des Stoppens verwandter Geräte verringert.
• Sanftanlauf des Motors.

Diese Lösung weist zwei Hauptnachteile auf:

1. Es ist erforderlich, zwei dreiadrige Kabel von der Position der Schütze direkt zu den Motorklemmen zu verlegen.
2. Das Anlaufdrehmoment sinkt.

Fazit

Daher gibt es keine Leistungsunterschiede, wenn derselbe Elektromotor gemäß dem Stern- oder Dreiecksschema angeschlossen wird (er brennt einfach, wenn Sie bei der Auswahl einen Fehler machen). Außerdem gibt es keine Vor- und Nachteile eines der Systeme. Einige Autoren zitieren das Argument, dass der Strom im "Stern" geringer ist. Bei gleicher Leistung von zwei verschiedenen Motoren, von denen einer in einem "Stern" und der zweite in einem "Dreieck" mit dem Netzwerk verbunden ist, z. B. 380 V, ist der Strom gleich. Und ein und derselbe Motor kann nicht „willkürlich“ geschaltet werden und „es ist nicht klar, wofür“, da er einfach ausbrennt. Die Hauptsache ist, die Option zu wählen, die der Netzspannung entspricht.

Wir hoffen, dass Sie jetzt klarer geworden sind, was ein Stern- und ein Dreiecksstromkreis in einem Elektromotor sind, was der Unterschied beim Anschließen der einzelnen Methoden ist und wie Sie einen Stromkreis für einen bestimmten Fall auswählen. Wir hoffen, dass die bereitgestellten Informationen für Sie nützlich und interessant waren!

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