Stjerne og trekant i en elektrisk motor: koblingsprinsipp og forskjeller

Teori

Som allerede nevnt, er stjerne- og deltakoblingsskjemaer karakteristiske ikke bare for en elektrisk motor, men også for transformatorviklinger, varmeelementer (for eksempel elektriske kjelevarmeelementer) og annet laste.

For å forstå hvorfor disse kretsene for tilkobling av elementer i en trefasekrets kalles det, må de modifiseres litt.

I en "stjerne" er lasten til hver av fasene forbundet med en av terminalene, dette kalles nøytralpunktet. I "trekanten" er hver av lastterminalene koblet til motsatte faser.

Alt som er sagt i artikkelen nedenfor er sant for trefase asynkron og synkronmaskiner.

La oss vurdere dette problemet ved å bruke eksemplet med å koble viklingene til en trefasetransformator eller en trefasemotor (i denne sammenhengen spiller det ingen rolle).

I denne figuren er forskjellene mer merkbare, i "stjernen" er begynnelsen av viklingene koblet til faselederne, og endene er koblet til sammen, i de fleste tilfeller, er den nøytrale ledningen fra forsyningsgeneratoren koblet til samme belastningspunkt eller transformator.

Prikken markerer begynnelsen av viklingene.

Det vil si at i "trekanten" er slutten av forrige vikling og begynnelsen av neste koblet, og forsyningsfasen er koblet til dette punktet. Hvis du forveksler slutten og begynnelsen, vil ikke den tilkoblede maskinen fungere.

Hva er forskjellen

Hvis vi snakker om å koble til enfasede forbrukere, vil vi kort analysere ved å bruke eksemplet med tre elektriske varmeovner, så i "stjernen", hvis en av dem brenner ut, vil de resterende to fortsette å fungere. Hvis to av de tre brenner ut, vil ingen av dem fungere i det hele tatt, siden de er koblet i par til linjespenning.

I trekantkretsen, selv om 2 varmeelementer er utbrent, vil den tredje fortsette å fungere. Det er ingen nøytral ledning i den, det er rett og slett ingen steder å koble den til. Og i "stjernen" er den koblet til et nøytralt punkt, og det er nødvendig for å utjevne fasestrømmene og deres symmetri i ved forskjellige belastninger i faser (for eksempel i en av grenene er 1 varmeelement koblet til, og i resten 2 parallell).

Men hvis, med en slik forbindelse (med forskjellige belastninger i faser), null brenner ut, vil ikke spenningene være de samme (hvor belastningen vil synke mer, og hvor den vil være mindre, vil den øke). Vi skrev mer om dette i artikkelen om fase ubalanse.

Det må tas i betraktning at det er umulig å koble til vanlige enfasede enheter (220V) mellom faser, ved 380V. Enten må enhetene være designet for en slik strømforsyning, eller så må nettverket være med U-lineær 220V (som i strømnett med isolert nøytral noen spesifikke objekter, for eksempel skip).

Men med koble til en trefasemotor, null er ofte ikke koblet til stjernens midtpunkt, siden dette er en symmetrisk belastning.

Formler for effekt, strøm og spenning

Til å begynne med er det to forskjellige spenninger i stjernekretsen - lineær (mellom lineære eller faseledninger) og fase (mellom fase og null). Ulineær er 1,73 (rot av 3) ganger større enn Ufase. I dette tilfellet er de lineære og fasestrømmene like.

Ul = 1,73 * Uph

Il = Iph

Det er linje- og fasespenning korrelere slik at med en lineær spenning på 380V er fasen lik 220V.

I "trekanten" er Ulinear og Ufase like, og strømmene avviker med 1,73 ganger.

Uл = Uф

Il = 1,73 * If

Makt i begge tilfeller anses de i henhold til de samme formlene:

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

Når du kobler samme belastning til samme Uphase og Ulinear, vil kraften til de tilkoblede enhetene avvike 3 ganger.

La oss si at det er en motor som opererer på et 380 / 220V trefasenettverk, og viklingene er designet for å kobles via en "stjerne" til et elektrisk nettverk med U-lineær ved 660V. Deretter, når den er koblet til "trekanten", bør forsyningen U-lineær være 1,73 ganger mindre, det vil si 380V, som er egnet for tilkobling til nettverket vårt.

Her er beregningene for å vise hvilke forskjeller for motoren vil være når du bytter viklingene fra en krets til en annen.

Anta at statorstrømmen når den er koblet til en trekant i et 380V-nettverk var 5A, så er dens totale effekt lik:

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

Slå den elektriske motoren til en "stjerne" og effekten vil redusere 3 ganger, siden spenningen på hver viklingen ble redusert med 1,73 ganger (det var 380 per vikling, og nå er det 220), og strømmen er også 1,73 ganger: 1,73*1,73=3. Dette betyr at vi, tatt i betraktning de reduserte verdiene, vil beregne den totale effekten.

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

Som du kan se har strømmen falt 3 ganger!

Men hva vil skje hvis det er en annen elektrisk motor og den fungerte i en "stjerne" i henholdsvis et 380V-nettverk og en statorstrøm på samme 5A, og viklingene designet for tilkobling til en "trekant" for 220V (3 faser), men av en eller annen grunn ble de koblet nøyaktig i en "trekant" og koblet til 380V?

I dette tilfellet vil strømmen øke 3 ganger, siden spenningen på viklingen, tvert imot, nå har økt med 1,73 ganger og strømmen med samme mengde.

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

Motoreffekten har blitt mer enn den nominelle i disse samme 3 gangene. Det betyr at det rett og slett vil brenne ut!

Derfor er det nødvendig å koble den elektriske motoren i henhold til viklingstilkoblingsskjemaet som tilsvarer deres nominelle spenning.

Praksis - hvordan velge en ordning for en spesifikk sak

Oftest jobber elektrikere med et 380 / 220V-nettverk, så la oss vurdere hvordan man kobler, med en stjerne eller en trekant, en elektrisk motor til et slikt trefaset strømnettverk.

I de fleste elektriske motorer kan koblingsskjemaet til viklingene endres, for dette er det seks terminaler i Brno, de er arrangert på en slik måte at ved hjelp av et minimum sett med hoppere var det mulig å sette sammen kretsen du trenger. Med enkle ord: terminalen til begynnelsen av den første viklingen er plassert over slutten av den tredje, begynnelsen av den andre, over slutten av den første, begynnelsen av den tredje over slutten av den andre.

Du kan se hvordan du skiller mellom de to alternativene for å koble til en elektrisk motor i figuren nedenfor.

La oss snakke om hvilken ordning vi skal velge. Tilkoblingsskjemaet til de elektriske motorspolene har ikke en spesiell effekt på motorens driftsmodus, forutsatt at de nominelle parameterne til motoren til forsyningsnettverket tilsvarer de nominelle parameterne til motoren. For å gjøre dette ser vi på navneskiltet og bestemmer hvilke spenninger din elektriske maskin er spesielt designet for.

Vanligvis er merkingen:

Δ/Y 220/380

Det står for dette:

Hvis linje-til-linje spenningen er 220, samle viklingene i en trekant, og hvis 380 - i en stjerne.

For ganske enkelt å svare på spørsmålet "Hvordan kobler du viklingene til motoren?" vi laget en tabell for valg av tilkoblingsskjema for deg:

Stjerne-trekantbytte for myk start

Ved start av motoren observeres høye startstrømmer. Derfor, for å redusere startstrømmene til asynkrone motorer, brukes en startkrets med å bytte viklingene fra stjerne til delta. I dette tilfellet, som nevnt ovenfor, må den elektriske motoren være designet for tilkobling til "trekanten" og fungere under U-lineæren til nettverket ditt.

Således, i våre trefasede strømnett (380 / 220V), for slike tilfeller, brukes motorer med nominell "380/660" volt, for henholdsvis "Δ / Y".

Ved oppstart slås viklingene på som en "stjerne" ved en lav spenning på 380V (i forhold til nominelle 660V), motoren begynner å ta opp hastighet og i et bestemt øyeblikk tid (vanligvis med en timer, i kompliserte versjoner - ved et signal fra strøm- og turtallssensorene) bytter viklingene til en "trekant" og fungerer allerede på deres nominelle 380 volt.

Illustrasjonen ovenfor beskriver denne metoden for å starte motorene, men en vippebryter er vist som et eksempel, i praksis bruker de to ekstra kontaktorer (KM2 og KM3), selv om det er mer komplisert enn den vanlige kretsen for å koble til en elektrisk motor, men dette er ikke det ulempe. Men hun har en rekke fordeler:

• Mindre belastning på nettet fra innkoblingsstrømmer.
• Følgelig er det mindre spenningsfall og sannsynligheten for å stoppe relatert utstyr reduseres.
• Myk start av motoren.

Det er to hovedulemper med denne løsningen:

1. Det er nødvendig å legge to 3-lederkabler fra kontaktorstedet direkte til motorklemmene.
2. Startmomentet synker.

Konklusjon

Som sådan er det ingen forskjeller i ytelse når du kobler til den samme elektriske motoren i et stjerne- eller deltaskjema (det vil ganske enkelt brenne ut hvis du gjør feil valg). Dessuten er det ingen fordeler og ulemper med noen av ordningene. Noen forfattere siterer som et argument at strømmen i "stjernen" er mindre. Men med samme kraft til to forskjellige motorer, hvorav den ene er designet for tilkobling i "stjernen", og den andre i "trekanten" til nettverket, for eksempel 380V - vil strømmen være den samme. Og en og samme motor kan ikke byttes "tilfeldig" og "det er ikke klart for hva", da den rett og slett vil brenne ut. Det viktigste er å velge alternativet som tilsvarer spenningen til forsyningsnettverket.

Vi håper at du nå har blitt mer tydelig på hva som utgjør et stjerne- og trekantdiagram i elektrisk motor, hva er forskjellen i å koble hver av metodene og hvordan velge en krets for en bestemt sak. Vi håper informasjonen som ble gitt var nyttig og interessant for deg!

Relatert materiale:

• Hva er forskjellen mellom vekselstrøm og likestrøm
• Hva er fase, null og jording for?
• Tilkoblingsskjemaer for en trefaset elektrisk måler