Czym jest gwiazda i trójkąt w silniku elektrycznym

Teoria

Jak już wspomniano, schematy połączeń gwiazda i trójkąt są charakterystyczne nie tylko dla silnika elektrycznego, ale także dla uzwojeń transformatora, elementów grzejnych (na przykład elementów grzejnych kotła elektrycznego) i innych obciążeń.

Aby zrozumieć, dlaczego te schematy łączenia elementów obwodu trójfazowego są tak zwane, należy je nieco zmodyfikować.

W „gwieździe” obciążenie każdej z faz jest połączone jednym z wniosków, który nazywa się punktem neutralnym. W „trójkącie” każdy z zacisków obciążenia jest podłączony do różnych faz.

Wszystko, co określono w tym artykule, jest dalej ważne dla trzech faz asynchroniczny i maszyny synchroniczne.

Rozważ ten problem na przykładzie połączenia uzwojeń transformatora trójfazowego lub silnika trójfazowego (w tym kontekście nie ma to znaczenia).

Na tej figurze różnice są bardziej zauważalne, w „gwieździe” początek uzwojeń jest podłączony do przewodów fazowych, a końce są połączone razem, w większości przypadków drut zerowy z generatora zasilania lub transformatora jest podłączony do tego samego punktu obciążenia.

Kropka wskazuje początek uzwojenia.

Oznacza to, że w „trójkącie” koniec poprzedniego uzwojenia i początek następnego są połączone, a faza zasilania jest podłączona do tego punktu. Jeśli pomylisz koniec i początek, podłączone urządzenie nie będzie działać.

Jaka jest różnica

Jeśli mówimy o podłączeniu odbiorników jednofazowych, krótko przeanalizujemy przykład trzech elektrolitów, a następnie w „gwieździe”, jeśli jeden z nich wypali się, dwa pozostałe nadal będą działać. Jeśli dwa z trzech ulegną przepaleniu, żadne nie będzie działać, ponieważ są połączone parami z napięciem liniowym.

W obwodzie trójkąta nawet po spaleniu 2 dziesięciu elementów trzeci będzie nadal działał. Nie ma w nim przewodu neutralnego, po prostu nie ma gdzie go podłączyć. A w „gwieździe” jest on połączony z punktem neutralnym i konieczne jest wyrównanie prądów fazowych i ich symetrii w przypadku różnych obciążeń fazowych (na przykład 1 grzejnik jest podłączony do jednej gałęzi, a 2 równolegle do pozostałych).

Ale jeśli przy takim połączeniu (przy innym obciążeniu fazowym) zero wypali się, wówczas napięcia nie będą takie same (tam, gdzie obciążenie ugina się bardziej, a tam, gdzie obciążenie maleje). Więcej na ten temat pisaliśmy w artykule na temat nierównowaga faz.

Należy pamiętać, że nie można podłączyć zwykłych urządzeń jednofazowych (220 V) między fazami przy 380 V.Albo urządzenia muszą być zaprojektowane na taką moc, albo sieć musi mieć liniowe napięcie 220 V (jak w sieciach elektrycznych z izolowany neutralny niektóre określone obiekty, na przykład statki).

Ale z podłączenie silnika trójfazowegozero często nie jest połączone ze środkiem gwiazdy, ponieważ jest to symetryczne obciążenie.

Wzory mocy, prądu i napięcia

Po pierwsze, w obwodzie gwiazdy występują dwa różne napięcia - liniowy (między drutami liniowymi lub fazowymi) i fazowy (między fazą a zero). U liniowy 1,73 (pierwiastek z 3) razy większy niż faza U. W tym przypadku prądy liniowe i fazowe są równe.

UL = 1,73 * Uph

Il = If

To znaczy napięcie sieciowe i fazowe skorelować tak, że gdy jest liniowy w 380 V, faza wynosi 220 V.

W „trójkącie” faza U i liniowa są równe, a prądy różnią się 1,73 razy.

Ul = Uf

IL = 1,73 * JEŻELI

Moc w obu przypadkach rozważ te same formuły:

• pełne S = 3 * Sph = 3 * (Ul / √3) * I = √3 * Ul * I;
• aktywne P = √3 * Ul * I * cos φ;
• reaktywne Q = √3 * Ul * I * sin φ.

Po podłączeniu tego samego obciążenia do tej samej fazy U i liniowej U moc podłączonych urządzeń będzie się różnić 3 razy.

Załóżmy, że istnieje silnik pracujący w trójfazowej sieci 380/220 V, a jego uzwojenia są zaprojektowane do połączenia za pośrednictwem „gwiazdy” z siecią o napięciu liniowym 660 V. Następnie, po podłączeniu do „trójkąta”, zasilanie linii U powinno być 1,73 razy mniejsze, czyli 380 V, co jest odpowiednie do podłączenia do naszej sieci.

Podamy obliczenia, aby pokazać, jakie będą różnice dla silnika podczas przełączania uzwojeń z jednego obwodu do drugiego.

Załóżmy, że prąd stojana po podłączeniu do trójkąta w sieci 380 V wynosił 5A, wówczas jego pełna moc jest równa:

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

Przełącz silnik elektryczny na „gwiazdę”, a moc spadnie 3 razy, ponieważ napięcie na każdym uzwojeniu spadło 1,73 razy (było 380 na uzwojenie, ale osiągnęło 220), a prąd również 1,73 razy: 1,73 * 1 , 73 = 3. Biorąc pod uwagę zmniejszone wartości, obliczymy całkowitą moc.

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

Jak widać moc spadła 3 razy!

Ale co się stanie, jeśli będzie inny silnik elektryczny, który zadziała w „gwieździe” w sieci 380 V, a prąd stojana będzie wynosił odpowiednio 5 A, a uzwojenia są zaprojektowane do podłączenia do „trójkąta” dla 220 V (3 fazy), ale z jakiegoś powodu połączony w „trójkąt” i podłączony do 380V?

W takim przypadku moc wzrośnie 3 razy, ponieważ napięcie na uzwojeniu jest teraz odwrotnie zwiększone o 1,73 razy, a prąd jest taki sam.

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

Moc silnika wzrosła ponad nominalnie w tym samym czasie 3 razy. Więc po prostu płonie!

Dlatego konieczne jest podłączenie silnika elektrycznego zgodnie ze schematem połączeń uzwojenia, który odpowiada ich napięciu znamionowemu.

Praktyka - jak wybrać schemat dla konkretnego przypadku

Najczęściej elektrycy pracują z siecią 380/220 V. Spójrzmy więc, jak podłączyć, za pomocą gwiazdy lub trójkąta, silnik elektryczny do takiej trójfazowej sieci elektrycznej.

W większości silników elektrycznych schemat połączeń uzwojeń można zmienić, do tego jest sześć zacisków w brno, są one rozmieszczone tak, że za pomocą minimalnego zestawu zworek można zmontować potrzebny obwód. Krótko mówiąc: zakończenie pierwszego uzwojenia znajduje się nad końcem trzeciego, na początku drugiego, powyżej końca pierwszego, na początku trzeciego powyżej końca drugiego.

Jak rozróżnić dwie opcje podłączenia silnika elektrycznego, które widać na poniższym rysunku.

Porozmawiajmy o tym, który schemat wybrać. Schemat podłączenia cewek silnika nie ma specjalnego wpływu na tryb pracy silnika, pod warunkiem, że parametry znamionowe silnika odpowiadają sieci. Aby to zrobić, spójrz na tabliczkę znamionową i określ, do jakiego napięcia jest przeznaczona Twoja maszyna elektryczna.

Zazwyczaj oznakowanie ma postać:

Δ / Y 220/380

Oznacza to:

Jeśli napięcie międzyfazowe wynosi 220, złóż uzwojenia w trójkąt, a jeśli 380 - w gwiazdę.

Aby po prostu odpowiedzieć na pytanie „Jak podłączyć uzwojenia silnika?” przygotowaliśmy dla Ciebie tabelę wyboru schematu połączeń:

Przełączanie gwiazda-trójkąt dla płynnego startu

Po uruchomieniu silnika obserwuje się wysokie prądy rozruchowe. Dlatego w celu zmniejszenia prądów rozruchowych silników indukcyjnych stosuje się obwód rozruchowy do przełączania uzwojeń z gwiazdy na trójkąt. Jednocześnie, jak wspomniano powyżej, silnik elektryczny musi być tak zaprojektowany, aby łączył się z „trójkątem” i działał pod Ulinear w twojej sieci.

Dlatego w naszych trójfazowych sieciach energetycznych (380/220 V) w takich przypadkach stosuje się silniki o napięciu „380/660” woltów, odpowiednio dla „Δ / Y”.

Podczas rozruchu uzwojenia są włączane przez „gwiazdę” przy zmniejszonym napięciu 380 V (w stosunku do wartości znamionowej 660 V), silnik zaczyna zwiększać prędkość i w pewnym momencie (zwykle przez zegar, w skomplikowanych przypadkach - na podstawie sygnału z czujników prądu i prędkości), uzwojenia przełączają się na „trójkąt” i działają już przy ich napięciu 380 woltów.

Powyższa ilustracja opisuje taki sposób uruchamiania silników, ale jako przykład pokazano przełącznik przełączający, w praktyce stosuje się dwa dodatkowe styczniki (KM2 i KM3), chociaż jest to bardziej skomplikowane niż zwykły obwód do podłączania silnika elektrycznego, nie jest to jego wadą. Ale ma wiele zalet:

• Mniejsze obciążenie sieci spowodowane prądami rozruchowymi.
• W związku z tym niższe spadki napięcia i prawdopodobieństwo zatrzymania powiązanego sprzętu jest zmniejszone.
• Łagodny rozruch silnika.

Istnieją dwie główne wady tego rozwiązania:

1. Konieczne jest ułożenie dwóch kabli trzyżyłowych z miejsca styczników bezpośrednio do zacisków silnika.
2. Początkowy moment obrotowy spada.

Wniosek

W związku z tym nie ma różnic w wydajności podczas podłączania tego samego silnika elektrycznego zgodnie ze schematem gwiazdy lub trójkąta (po prostu spłonie, jeśli popełnisz błąd przy wyborze). Jak również nie ma żadnych zalet i wad żadnego z programów. Niektórzy autorzy przytaczają argument, że prąd w „gwieździe” jest mniejszy. Ale przy tej samej mocy dwóch różnych silników, z których jeden jest przeznaczony do podłączenia w „gwiazdę”, a drugi w „trójkącie” do sieci, na przykład 380 V, prąd będzie taki sam. I tego samego silnika nie można włączyć „przypadkowo” i „nie wiadomo po co”, ponieważ po prostu wypala się. Najważniejsze jest, aby wybrać opcję odpowiadającą napięciu sieci.

Mamy nadzieję, że teraz stało się jasne, czym jest gwiazda i obwód trójkąta w silniku elektrycznym, jaka jest różnica w łączeniu każdej z metod i jak wybrać obwód dla konkretnego przypadku. Mamy nadzieję, że podane informacje były dla Ciebie przydatne i interesujące!

Powiązane materiały:

• Jaka jest różnica między prądem przemiennym a prądem stałym
• Do czego służy faza, zero i uziemienie
• Schematy połączeń trójfazowego miernika elektrycznego