Владелец электродвигателя сам может выбрать, что ему нужно: плавный пуск с малыми пусковыми токами и плавной работой или наибольшая мощность, развиваемая двигателем. Если вам нужны оба, вы можете автоматически переключаться с помощью мощных контакторов.
В чем разница между подключением треугольником и звездой, какое соединение лучше
Когда говорят о соединении треугольником или звездой, имеют в виду наиболее распространенные схемы обмотки трехфазного асинхронного двигателя. Если вы подаете питание на двигатель напрямую, слишком большой пусковой ток или чрезмерная нагрузка вызовут быстрый износ. Для уменьшения этого показателя относительно вала двигателя при пуске используются специальные схемы подключения, позволяющие увеличивать мощность поэтапно.
Обмоточное соединение двигателя представляет собой последовательное соединение проводов в трехфазной электрической сети. Намотка приводит к замкнутой электрической сети.
Структура соединения проводов является удобным вариантом обмотки, применяемой в электродвигателях, трансформаторах и другом электрооборудовании.
Принцип работы схемы
Электродвигатель представлен рабочими обмотками. У каждого из них есть начальная точка и конечная точка, то есть у них есть начало и конец. Концы всех элементов соединяются в общую точку, которая называется «нейтральной».
Наличие нулевого провода позволяет назвать четырехпроводную схему. Если нейтрали нет, то схема будет считаться трехступенчатой. Выводы разных обмоток подключаются к соответствующим фазам сети, питающей двигатель. Напряжение в таких местах не выше 380 В.
Характеристики обмотки звезды:
- бесперебойная работа двигателя, благодаря длительному стабильному режиму подключения;
- надежность и долговечность, за счет снижения мощности оборудования;
- наличие плавного пуска;
- отсутствие перегрева корпуса во время работы.
Если для оборудования характерен вывод на колодку всего 3 провода, то подключить его можно самостоятельно, не прибегая к услугам грамотных специалистов.
Треугольник представляет собой последовательное соединение начала с концом обмотки провода, затем конца с началом следующего участка. По аналогии подключаются другие провода, в результате получается фазная обмотка, замыкающая электрическую цепь. Треугольное соединение каждой из обмоток предполагает наличие напряжения, равного 220 или 380 В.
Основные свойства треугольника:
- возможность увеличения мощности электрооборудования до предельных значений;
- возможность дополнительно использовать пусковой реостат;
- восходящая пара;
- наличие больших растягивающих усилий.
Следует отметить, что при использовании данной схемы длительная работа двигателя приводит к его большему нагреву.
Сферы применения
Профессиональные электрики могут предоставить больше информации о вариантах создания замкнутой электрической сети. Типы подключения используются в электродвигателях, генераторах, силовых трансформаторах, любых устройствах, связанных с подачей электрического тока.
Как определить тип соединения
Самый простой способ определить тип организации – подсчитать кабели. Если из двигателя выходят только 3 провода, то используется схема звезды. Треугольник часто монтируется таким образом, что вытягивает 6 проводов. Также схемы полностью повторяют контуры фигур, по которым даны имена.
В чем различия
Основное различие между типами обмоток заключается в способе достижения и получения различных параметров напряжения и электрического тока внутри двигателя. Первый случай подразумевает постепенное увеличение производительности, второй вариант обеспечивает мощную передачу тока.
Методы «треугольник» и «звезда» различаются по реализации задачи. Электрики часто используют комбинацию цепей. Это обеспечивает плавный режим для кабеля или трансформатора, но при этом ток принимает меньшее значение.
Треугольная система, как правило, приемлема при подключении мощных механизмов и при наличии больших начальных нагрузок. Если в этом случае использовать не треугольник, а звезду, можно повредить двигатель. Эти типы обмоток отличаются друг от друга.
Для увеличения мощности передачи без увеличения напряжения сети, снижения пульсаций напряжения в источниках питания, уменьшения количества проводов при подключении нагрузки к источнику питания применяются различные схемы соединения обмоток источников питания и потребителей (звезда и треугольник) использовал).
Различия между «звездой» и «треугольником»
Основываясь на теории и практических знаниях основных понятий электротехники, метод соединения звездой позволяет электродвигателю работать более плавно и плавно. Но в то же время этот метод не позволяет двигателю достичь полной мощности, представленной в технических характеристиках.
При соединении фазных обмоток по схеме «треугольник» двигатель может быстро выйти на максимальную рабочую мощность. Это позволяет использовать полный КПД электродвигателя, согласно техпаспорту. Но у такой схемы подключения есть свой недостаток — большие пусковые токи. Для уменьшения значения тока используется пусковой реостат, позволяющий более плавно запустить двигатель.
Соединение «звездой» и его преимущества
Схема реверсивного двигателя от 380 до 220 Вольт
Каждая из трех рабочих обмоток электродвигателя имеет два вывода соответственно начало и конец. Концы трех обмоток соединены в общую точку, так называемую нейтраль.
Если в цепи есть нулевой провод, то цепь называется 4-проводной, в противном случае она будет считаться 3-проводной.
Начало выводов связано с соответствующими фазами питающей сети. Прикладываемое напряжение на таких фазах 380 В, реже 660 В.
Основные преимущества использования схемы «звезда»:
- Стабильная и длительная непрерывная работа мотора;
- Повышение надежности и долговечности за счет снижения мощности оборудования;
- Максимальная плавность пуска электродвижителя;
- Возможность кратковременного воздействия перегрузок;
- Во время работы корпус техники не перегревается.
Есть оборудование с внутренним соединением концов обмоток. В блоке для данного оборудования будут отображаться только три выхода, что не позволяет использовать другие способы подключения. Электрооборудование, изготовленное таким способом, не требует для своего подключения грамотных специалистов.
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезда
Знаете ли вы, что если двигатель рассчитан на напряжение 380/660В — треугольник/звезда, а если он подключен по схеме звезда на напряжение 380 вольт, то при определенных условиях он сгорит? Стало интереснее? Тогда советую прочитать статью.
Звезда и треугольник принцип подключения. Особенности и работа
Для увеличения мощности передачи без увеличения напряжения сети, снижения пульсаций напряжения в источниках питания, уменьшения количества проводов при подключении нагрузки к источнику питания применяются различные схемы соединения обмоток источников питания и потребителей (звезда и треугольник) использовал).
Соединение нескольких обмоток по схеме звезда подразумевает их соединение в одной точке, которая называется нулевой (нейтральной) и имеет на схемах обозначение «О», ох, у, z. Нулевая точка может иметь соединение с нулевой точкой источника питания, но не во всех случаях такое соединение имеется. Если такое соединение есть, то такая система считается 4-х проводной, а если такого соединения нет, то 3-х проводной.
Схема треугольника
При этой схеме концы обмоток не объединяются в одной точке, а соединяются с другой обмоткой. То есть получается схема, похожая на треугольник, и соединение обмоток в ней идет последовательно друг с другом. Следует отметить, что отличие схемы «звезда» в том, что в схеме «треугольник» система только 3-х проводная, так как нет общей точки.
В схеме треугольник с отключенной нагрузкой и симметричной ЭДС она равна 0.
Фазные и линейные величины
В трехфазных электрических сетях бывает два вида тока и напряжения: это фазное и линейное. Фазным напряжением называется его значение между концом и началом фазы приемника. Фазный ток протекает в одной фазе приемника.
При схеме звезда фазные напряжения Ua, Ub, Uc, а фазные токи Ia, Ib, Ic. При использовании треугольной схемы для обмоток нагрузки или генератора фазные напряжения Uab, Ubc, Uca, фазные токи Iac, Ibc, Ica.
Значения линейного напряжения измеряются между пусками фаз или между линейными проводниками. Линейный ток протекает в проводниках между источником питания и нагрузкой.
В случае схемы звезды линейные токи равны фазным токам, а линейные напряжения равны Uab, Ubc, Uca. В схеме треугольника происходит обратное: фазное и линейное напряжения равны, а линейные токи равны Ia, Ib, Ic.
Большое значение придается направлению ЭДС напряжений и токов при анализе и расчете трехфазных цепей, так как его направление влияет на соотношение между векторами на схеме.
Особенности схем
Между этими схемами есть существенная разница. Давайте разберемся, почему в различных электроустановках используются разные схемы и каковы их характеристики.
При пуске электродвигателя пусковой ток имеет повышенное значение, в несколько раз превышающее его номинальное значение. Если это маломощный механизм, то защита может не сработать. При запуске мощного электродвигателя защита обязательно сработает, отключит питание, что вызовет кратковременное падение напряжения и перегорание предохранителей, или обесточит электрические машины. Электродвигатель будет работать на низкой скорости, которая меньше номинальной скорости.
При рассмотрении генераторов схемы звезда и треугольник аналогичны по параметрам работе электродвигателей. Выходное напряжение генератора будет выше в схеме треугольника, чем в схеме звезды. Однако при увеличении напряжения сила тока уменьшается, так как по закону Ома эти параметры обратно пропорциональны друг другу.
Подключение обмоток электродвигателя по схеме «треугольник»
При схеме «треугольник» концы обмоток соединены друг с другом последовательно. Получается своего рода круг, но в литературе принято название «треугольник» из-за часто используемого стиля. Нулевой провод в этом варианте подключать некуда.
Очевидно, что напряжения, подаваемые на каждую обмотку, будут линейными (380 вольт на обмотку).
Сравнения схем подключения между собой
Для того чтобы сравнить обе схемы между собой, необходимо рассчитать электрическую мощность, развиваемую электродвигателем при том или ином включении. Для этого необходимо рассмотреть понятия линейных (Iлин) и фазных (Iфаз) токов. Фазный ток – это ток, протекающий через фазную обмотку. Линейный ток протекает по проводнику, подключенному к выводу обмотки.
В сетях до 1000 вольт источником электроэнергии является трансформатор, вторичная обмотка которого включена «звездой» (иначе невозможно организовать нулевой провод), или генератор, обмотки которого соединены таким же образом
На рисунке видно, что при соединении «звездой» токи в проводниках и токи в обмотках двигателя одинаковы. Фазный ток определяется фазным напряжением:
где Z — сопротивление обмотки одной фазы, их можно считать равными. Можно написать, что
При соединении треугольником токи другие: они определяются линейными напряжениями, приложенными к сопротивлению Z:
Поэтому для этого случая .
Теперь можно сравнить полную мощность () потребляемую электродвигателями при разных схемах.
Таким образом, при запуске «звездой» электродвигатель развивает в три раза меньшую мощность, чем при подключении к треугольнику. Это приводит и к другим положительным последствиям:
- пусковые токи снижены;
- работа и запуск двигателя становятся более плавными;
- электродвигатель хорошо выдерживает кратковременные перегрузки;
- тепловой режим асинхронного двигателя становится более плавным.
Обратной стороной медали является то, что двигатель со звездой не может развивать полную мощность. В некоторых случаях крутящего момента может не хватить даже для вращения ротора.
В трехфазных электрических сетях бывает два вида тока и напряжения: это фазное и линейное. Фазным напряжением называется его значение между концом и началом фазы приемника. Фазный ток протекает в одной фазе приемника.
Звезда / Треугольник: работа схемы
Хорошая теория, дает практику! Как реализован алгоритм схемы подключения? Если коротко, то схема Звезда-Треугольник работает так.
1. Питание (а напряжение питания у нас во всех режимах 380В) подается на клеммы U1, V1, W1, а клеммы U2, V2, W2 соединены в одну точку. Реализована схема «Звезда», в которой вместо номинальных 660 В подается 380 В:
Момент первого запуска. Обмотки на «Звезду». Возле обмоток указано «380» — это номинал. Собственно, в этом случае на катушки будет действовать напряжение 220 В!
2. После этого двигатель работает несколько секунд (от 5 с до нескольких минут, в зависимости от силы пуска). Это время устанавливается таймером (реле времени), которое является частью схемы.
3. Затем питание полностью снимается на время действия второго таймера, двигатель выбегает на несколько периодов напряжения (время от 50 до 500 мс). Этот защитный интервал необходим для обеспечения бесперебойной работы цепи. Контактор режима «звезда» должен успеть отключиться до того, как включится контактор «треугольник». Ведь время выключения контакторов всегда в несколько раз больше времени включения из-за явлений намагничивания. К сожалению, эта пауза не всегда делается технически…
4. После второго таймера активируется основной режим «Треугольник», в котором мотор получает обычную мощность и работает до отключения:
Треугольная схема включения: работает на крейсерской скорости. На катушках — номинальное напряжение.
Все, короче. Потом будут временные диаграммы, все будет понятно.
Есть варианты без второго таймера, но с обязательной блокировкой включения «Треугольника» до тех пор, пока не погаснет «Звезда”.
Вот как я нарисовал для себя схему много лет назад:
Звезда-Треугольник. Самая простая схема под рукой
Но у меня есть приличный блог, так что теперь он будет красивым и аккуратным.
Теперь о том, как реализован этот алгоритм. Для удобства разделим схему на две части, которые могут иметь даже разное питание: силовую и управляющую.
Реализация силовой части схемы
Понятно, что двигатель запускается контакторами. Их нужно три.
Есть варианты схемы звезда-треугольник с использованием преобразователей частоты и устройств плавного пуска (soft starter, софтстартер), но не будем раздувать статью.
- КМ1 — общий контактор, питает выходы U1, V1, W1 сразу и постоянно.
- КМ2 — контактор «Звезда», он соединяет выходы U2, V2, W2 в одну точку при разгоне.
- КМ3 — контактор «треугольник», питает выходы U2, V2, W2 для последующей работы в номинальном режиме.
Силовая часть схемы «Звезда — Треугольник”
Следите за цветами, буду дальше наблюдать за ними для облегчения восприятия:
- общий контактор КМ1 — синий,
- контактор «Звезды» КМ2 — зеленый,
- треугольный контактор КМ3 — красный.
Переходя от звезды к треугольнику, напряжение уменьшается с 380 до 220 вольт, мощность остается прежней, так как фазное напряжение не меняется, хотя линейный ток увеличивается в 1,73 раза.
В чем разница подключений типа звезда и треугольник?
Принципиальное отличие соединения «звездочка» от соединения «треугольник» заключается в том, что при использовании одного и того же источника питания возможно создание различных параметров напряжения на подключаемом устройстве.
Наиболее используемой комбинацией элементов обмотки является тип звезды. Это обосновывается экономией условий дальнейшей работы механизма электропривода или трансформаторного устройства.Применение треугольного типа соединения оправдано в тех случаях, когда в трехфазную сеть включаются механизмы внушительной мощности с большими пусковыми токами.
Поэтому к основным достоинствам соединения элементов обмотки по типу звезды можно отнести следующие свойства этого вида коммутации:
- снижение мощностных характеристик для повышения надежности работы оборудования;
- стабильность и стабильность бесперебойной работы привода;
- возможность плавного пуска механизма электропривода;
- способность выдерживать кратковременные перегрузки;
- отсутствие перегрева корпуса оборудования.
Важно! Некоторые электромеханические и электрические устройства имеют в своей сборке внутреннее соединение концов обмоток в звездочку. Такие устройства не предназначены для работы с другими способами соединения обмоток.
Для подключения к электрической сети у них просто три проводника, которые являются началом обмоток. Описываемое оборудование легко монтируется, что, в свою очередь, не требует специальных навыков электромонтажа.
В то же время соединение обмоток по типу треугольника имеет следующие преимущества:
- повышенные мощностные характеристики;
- использование пускового реостата;
- повышенный крутящий момент электропривода;
- более высокие тяговые параметры.
Переключатель звезда-треугольник
Для конструктивно сложных механизмов большей мощности может применяться электрическая схема соединения обмоток с комбинацией двух цепей — треугольной и звездообразной. При этом в момент пуска устройства элементы обмотки двигателя объединяются в звездочку. После момента ее перехода из пусковых в рабочие индикаторы звезда посредством релейно-контакторной схемы превращается в треугольник. При таком подходе к осуществлению коммутации обмоток достигается одновременно максимальная надежность и производительность работы механизма.
Важно! Переключатель звезда-треугольник может применяться только для электроприводов со свободно вращающейся на своей оси нагрузкой. К таким устройствам относятся вентиляторы, центробежные насосы, центробежные валы, станки и другое подобное оборудование.
В этом случае, даже при наличии свободно вращающейся нагрузки на оси устройства, момента начальной силы при соединении зубчатого типа может не хватить для перехода в режим треугольника из-за увеличения сопротивления соединительного средний поворот механизма В такой ситуации переход с одного курса обмена на другой осуществляется установкой таймера.
Такое переключение требует грамотного расчета времени запуска. Поэтому использование переключения звезда-треугольник требует тщательного анализа его целесообразности на основе технических расчетов.
Теперь вы знаете, что такое соединение обмоток по принципу звезды и треугольника, а также знаете, чем они отличаются друг от друга. Разумный выбор в пользу того или иного соединения (или использования обоих в комбинации) защитит ваше оборудование от преждевременного износа и обеспечит его стабильную работу на протяжении всего срока службы.
Для увеличения мощности передачи без увеличения напряжения сети, снижения пульсаций напряжения в источниках питания, уменьшения количества проводов при подключении нагрузки к источнику питания применяются различные схемы соединения обмоток источников питания и потребителей (звезда и треугольник) использовал).
Схема подключения обмоток электродвигателя треугольником
Вот так выглядит бор от электродвигателя и здесь обмотки соединены треугольником. Тем самым конец обмотки соединяется с началом следующей обмотки.
Фазное и линейное напряжения одинаковы. Линейный ток в 1,73 раза больше фазного тока.
Формула мощности будет выглядеть так:
Если мы обратим внимание на формулу кажущейся мощности, когда они соединены звездой, то заметим, что формулы кажущейся мощности одинаковы.
А чтобы найти активную мощность, применим следующую формулу:
где cosf — коэффициент мощности, n — КПД
Из формулы активной мощности выразим ток:
где cosf — коэффициент мощности, n — КПД
Внимательный читатель должен был заметить, что формула мощности одинакова при соединении треугольником и при соединении звездой. Правильно, только для поддержания необходимой мощности будем менять ток.
Но чтобы двигатель не сгорел при переключении с треугольника на звезду, необходимо уменьшить нагрузку на валу двигателя до тех пор, пока фазный ток не сравняется с фазным током при его соединении треугольником.
Так, говорят, что мощность при соединении обмоток двигателя звездой меньше, чем при соединении треугольником.
Почему при пуске применяют схему звезда-треугольник
Формула мощности в момент пуска недействительна, так как двигатель не вращается, отсутствует ЭДС самоиндукции (индуктивное сопротивление).
Фактически мы имеем обмотку с очень малым сопротивлением и напряжением, подаваемым на двигатель. А ток здесь рассчитывается по закону Ома. Чем меньшее напряжение мы подаем на обмотку двигателя, тем меньше будет ток в обмотке.
И напомним, что при треугольнике к обмотке приложено линейное напряжение, а при звезде напряжение будет в 1,73 раза меньше, чем при треугольнике. Поэтому пусковые токи будут ниже.
Но не забывайте, что закон Ома действует только в момент пуска электродвигателя. Когда двигатель достигает своей номинальной скорости, ему необходимо поддерживать мощность, присутствующую на валу. А так как напряжение на звезде ниже в 1,73 раза, ток начинает увеличиваться, чтобы компенсировать падение напряжения на обмотках двигателя.
