Tähti ja kolmio sähkömoottorissa: kytkentäperiaate ja erot

Teoria

Kuten jo mainittiin, tähti- ja kolmiokytkentäkaaviot eivät ole ominaisia ​​vain sähkömoottorille, mutta myös muuntajan käämeille, lämmityselementeille (esim. sähkökattilan lämmityselementeille) ja muille ladata.

Ymmärtääksesi, miksi näitä kolmivaiheisen piirin elementtien yhdistämiseen tarkoitettuja piirejä kutsutaan niin, niitä on muutettava hieman.

"Tähdessä" kunkin vaiheen kuorma on kytketty yhteen liittimellä, jota kutsutaan nollapisteeksi. "Kolmiossa" jokainen kuormitusliitin on kytketty vastakkaisiin vaiheisiin.

Kaikki alla olevassa artikkelissa sanottu pätee kolmivaiheiseen asynkroninen ja synkroniset koneet.

Tarkastellaan tätä asiaa esimerkkinä kolmivaiheisen muuntajan tai kolmivaihemoottorin käämien kytkemisestä (tässä yhteydessä sillä ei ole väliä).

Tässä kuvassa erot ovat havaittavissa, "tähdessä" käämien alku on kytketty vaihejohtimiin ja päät on kytketty yhdessä useimmissa tapauksissa nollajohto syöttögeneraattorista on kytketty samaan kuormituspisteeseen tai muuntaja.

Piste merkitsee käämien alkua.

Eli "kolmiossa" edellisen käämin loppu ja seuraavan alku on kytketty, ja syöttövaihe on kytketty tähän pisteeseen. Jos sekoitat lopun ja alun, liitetty kone ei toimi.

Mikä on ero

Jos puhumme yksivaiheisten kuluttajien kytkemisestä, analysoimme lyhyesti kolmen sähkölämmittimen esimerkillä, sitten "tähdellä", jos yksi niistä palaa, loput kaksi jatkavat toimintaansa. Jos kaksi kolmesta palaa, mikään niistä ei toimi ollenkaan, koska ne on kytketty pareittain verkkojännitteeseen.

Kolmiopiirissä, vaikka 2 lämmityselementtiä olisi palanut, kolmas jatkaa toimintaansa. Siinä ei ole nollajohtoa, sitä ei yksinkertaisesti ole mihinkään liittää. Ja "tähdessä" se on kytketty nollapisteeseen, ja sitä tarvitaan tasaamaan vaihevirrat ja niiden symmetria kun on kyse eri kuormista vaiheittain (esimerkiksi yhteen haaraan on kytketty 1 lämmityselementti ja muuhun 2 rinnakkain).

Mutta jos tällaisella kytkennällä (eri kuormituksella vaiheissa) nolla palaa, jännitteet eivät ole samat (missä kuorma laskee enemmän ja missä se on vähemmän, se kasvaa). Kirjoitimme aiheesta lisää artikkelissa vaiheen epätasapaino.

On pidettävä mielessä, että tavallisia yksivaiheisia laitteita (220 V) ei voi kytkeä vaiheiden väliin 380 V: lla. Joko laitteiden tulee olla suunniteltuja tällaista tehonsyöttöä varten tai verkon tulee olla U-lineaarisella 220 V: lla (kuten sähköverkoissa, joissa eristetty neutraali tietyt esineet, esimerkiksi laivat).

Mutta kanssa kolmivaihemoottorin kytkeminen, nolla ei useinkaan ole yhteydessä tähden keskipisteeseen, koska tämä on symmetrinen kuorma.

Teho-, virta- ja jännitekaavat

Aluksi tähtipiirissä on kaksi eri jännitettä - lineaarinen (lineaaristen tai vaihejohtojen välillä) ja vaihe (vaiheen ja nollan välillä). Ulinear on 1,73 (3:n juuri) kertaa suurempi kuin Uphase. Tässä tapauksessa lineaari- ja vaihevirta ovat samat.

Ul = 1,73 * Uph

Il = Iph

Tuo on linja- ja vaihejännite korreloi niin, että 380 V: n lineaarijännitteellä vaihe on yhtä suuri kuin 220 V.

"Kolmiossa" Ulinear ja Upphase ovat yhtä suuret, ja virrat eroavat 1,73 kertaa.

Uл = Uф

Il = 1,73 * If

Tehoa molemmissa tapauksissa niitä tarkastellaan samojen kaavojen mukaisesti:

• täysi S = 3 * Sph = 3 * (Ul / √3) * I = √3 * Ul * I;
• aktiivinen P = √3 * Ul * I * cos φ;
• reaktiivinen Q = √3 * Ul * I * sin φ.

Kun sama kuorma yhdistetään samaan Uphase- ja Ulineariin, yhdistettyjen laitteiden teho eroaa 3 kertaa.

Oletetaan, että on moottori, joka toimii 380 / 220 V kolmivaiheisessa verkossa ja sen käämit on suunniteltu kytkettäväksi "tähdellä" sähköverkkoon, jossa on U-lineaarinen 660 V. Sitten, kun se on kytketty "kolmioon", U-lineaarisen virran tulisi olla 1,73 kertaa pienempi, eli 380 V, mikä sopii verkkoon kytkemiseen.

Tässä on laskelmat, jotka osoittavat, mitä eroja moottorissa on, kun käämit vaihdetaan piiristä toiseen.

Oletetaan, että staattorin virta kytkettynä kolmioon 380 V verkossa oli 5 A, niin sen kokonaisteho on yhtä suuri:

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

Vaihda sähkömoottori "tähdeksi" ja teho laskee 3 kertaa, koska kummassakin on jännite käämi pieneni 1,73 kertaa (se oli 380 per käämi, ja nyt se on 220), ja virta on myös 1,73 kertaa: 1,73*1,73=3. Tämä tarkoittaa, että laskemme kokonaistehon ottaen huomioon vähennetyt arvot.

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

Kuten näette, teho on pudonnut 3 kertaa!

Mutta mitä tapahtuu, jos on toinen sähkömoottori ja se toimi "tähdellä" 380 V verkossa ja staattorivirralla sama 5A, ja käämit suunniteltu kytkettäväksi "kolmioon" 220V (3 vaihetta), mutta jostain syystä ne oli kytketty täsmälleen "kolmioon" ja kytketty 380V?

Tässä tapauksessa teho kasvaa 3 kertaa, koska käämin jännite päinvastoin on nyt kasvanut 1,73 kertaa ja virta saman verran.

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

Moottorin teho on kasvanut nimellisarvoa suuremmiksi näillä samoilla 3 kertaa. Se tarkoittaa, että se yksinkertaisesti palaa loppuun!

Siksi on tarpeen kytkeä sähkömoottori käämikytkentäkaavion mukaisesti, joka vastaa niiden nimellisjännitettä.

Käytäntö - kuinka valita järjestelmä tietylle tapaukselle

Useimmiten sähköasentajat työskentelevät 380 / 220 V verkon kanssa, joten pohditaan, kuinka sähkömoottori liitetään tähdellä tai kolmiolla tällaiseen kolmivaiheiseen sähköverkkoon.

Useimmissa sähkömoottoreissa käämien kytkentäkaaviota voidaan muuttaa, tätä varten Brnossa on kuusi liitintä, ne on järjestetty siten, että tarvitsemasi piiri oli mahdollista koota vähimmäisjoukon avulla. Yksinkertaisesti sanottuna: ensimmäisen käämin alun liitin sijaitsee kolmannen pään yläpuolella, toisen alun yläpuolella, ensimmäisen pään yläpuolella, kolmannen alku toisen pään yläpuolella.

Alla olevasta kuvasta näet kuinka erottaa kaksi sähkömoottorin liitäntävaihtoehtoa.

Puhutaanpa siitä, mikä järjestelmä valita. Sähkömoottorin käämien kytkentäkaaviolla ei ole erityistä vaikutusta moottorin käyttötapaan, mikäli syöttöverkon moottorin nimellisparametrit vastaavat moottorin nimellisparametreja. Tätä varten tarkastelemme tyyppikilpeä ja määritämme, mihin jännitteisiin sähkökoneesi on erityisesti suunniteltu.

Tyypillisesti merkintä on:

Δ / Y 220/380

Se tarkoittaa tätä:

Jos verkkojännite on 220, kerää käämit kolmioon ja jos 380 - tähteen.

Yksinkertaisesti vastata kysymykseen "Kuinka kytkeä käämit moottoriin?" teimme taulukon kytkentäkaavion valitsemiseksi sinulle:

Tähti-kolmiokytkentä pehmeää käynnistystä varten

Moottoria käynnistettäessä havaitaan suuria käynnistysvirtoja. Siksi asynkronisten moottoreiden käynnistysvirtojen vähentämiseksi käytetään käynnistyspiiriä, jossa käämit kytketään tähdestä kolmioon. Tässä tapauksessa, kuten edellä mainittiin, sähkömoottorin on oltava suunniteltu kytkettäväksi "kolmioon" ja toimimaan verkkosi U-lineaarin alla.

Tällaisissa tapauksissa kolmivaiheisissa sähköverkoissamme (380 / 220 V) käytetään moottoreita, joiden nimellisjännite on 380/660 volttia, vastaavasti "Δ / Y".

Käynnistettäessä käämit kytketään päälle "tähdenä" pienellä 380 V jännitteellä (suhteessa nimellisjännitteeseen 660 V), moottori alkaa nousta nopeutta ja tietyllä hetkellä aikaan (yleensä ajastimella, monimutkaisissa versioissa - virta- ja rpm-antureiden signaalilla) käämit muuttuvat "kolmioksi" ja toimivat jo nimellisarvollaan 380 volttia.

Yllä oleva kuva kuvaa tätä tapaa käynnistää moottorit, mutta esimerkkinä on vipukytkin, jossa käytännössä käytetään kaksi ylimääräistä kontaktoria (KM2 ja KM3), vaikka se onkin monimutkaisempi kuin tavallinen sähkömoottorin kytkentäpiiri, mutta tämä ei ole sitä haittaa. Mutta hänellä on useita etuja:

• Pienempi kuormitus verkkoon syöttövirroista.
• Näin ollen jännitehäviöt vähenevät ja siihen liittyvien laitteiden pysäyttämisen todennäköisyys pienenee.
• Moottorin pehmeä käynnistys.

Tällä ratkaisulla on kaksi pääasiallista haittapuolta:

1. Kaksi 3-napaista kaapelia on vedettävä kontaktorin paikasta suoraan moottorin liittimiin.
2. Käynnistysmomentti laskee.

Johtopäätös

Sinänsä suorituskyvyssä ei ole eroja, kun sama sähkömoottori kytketään tähti- tai kolmiokaavioon (se yksinkertaisesti palaa, jos teet väärän valinnan). Millään järjestelmillä ei myöskään ole etuja ja haittoja. Jotkut kirjoittajat mainitsevat väitteenä, että "tähden" virta on pienempi. Mutta samalla teholla kahdella eri moottorilla, joista toinen on suunniteltu kytkettäväksi "tähteen" ja toinen "kolmioon" verkkoon, esimerkiksi 380 V - virta on sama. Ja yhtä ja samaa moottoria ei voi vaihtaa "satunnaisesti" ja "ei ole selvää mihin", koska se yksinkertaisesti palaa loppuun. Tärkeintä on valita vaihtoehto, joka vastaa syöttöverkon jännitettä.

Toivomme, että olet nyt ymmärtänyt paremmin, mitä tähti- ja kolmiokaavio muodostaa sähkömoottori, mitä eroa on kunkin menetelmän kytkemisessä ja kuinka valita piiri tietylle tapaus. Toivomme, että saamamme tiedot olivat hyödyllisiä ja mielenkiintoisia sinulle!

Aiheeseen liittyvät materiaalit:

• Mitä eroa on vaihtovirralla ja tasavirralla
• Mitä varten vaihe, nolla ja maadoitus ovat?
• Kolmivaiheisen sähkömittarin kytkentäkaaviot