Estrela e delta em um motor elétrico: princípio de conexão e diferenças

Teoria

Como já mencionado, os esquemas de conexão estrela e triângulo são característicos não apenas de um motor elétrico, mas também para enrolamentos de transformadores, elementos de aquecimento (por exemplo, elementos de aquecimento de caldeira elétrica) e outros carga.

Para entender por que esses circuitos de conexão de elementos de um circuito trifásico são chamados assim, eles precisam ser ligeiramente modificados.

Em uma “estrela”, a carga de cada uma das fases é interligada por um dos terminais, isso é chamado de ponto neutro. No "triângulo", cada um dos terminais de carga é conectado a fases opostas.

Tudo o que é dito no artigo abaixo é verdadeiro para as três fases assíncrono e máquinas síncronas.

Vamos considerar esta questão usando o exemplo da conexão dos enrolamentos de um transformador trifásico ou de um motor trifásico (neste contexto, não importa).

Nesta figura, as diferenças são mais perceptíveis, na "estrela" o início dos enrolamentos está conectado aos condutores de fase, e as extremidades são conectadas juntos, na maioria dos casos, o fio neutro do gerador de alimentação é conectado ao mesmo ponto de carga ou transformador.

O ponto marca o início dos enrolamentos.

Ou seja, no "triângulo" estão conectados o final do enrolamento anterior e o início do próximo, e a fase de alimentação é conectada a este ponto. Se você confundir o fim com o início, a máquina conectada não funcionará.

Qual é a diferença

Se falarmos em conectar consumidores monofásicos, faremos uma breve análise usando o exemplo de três aquecedores elétricos, então na "estrela", se um deles queimar, os dois restantes continuarão funcionando. Se dois dos três queimarem, nenhum deles funcionará, já que estão conectados aos pares à tensão da linha.

No circuito triangular, mesmo se 2 elementos de aquecimento estiverem queimados, o terceiro continuará a funcionar. Não há fio neutro nele, simplesmente não há nenhum lugar para conectá-lo. E na "estrela" está conectado a um ponto neutro, sendo necessário equalizar as correntes de fase e sua simetria em no caso de cargas diferentes em fases (por exemplo, em um dos ramos 1 elemento de aquecimento é conectado, e no resto 2 paralelo).

Mas se, com tal conexão (com cargas diferentes em fases), zero queimar, então as tensões não serão as mesmas (onde a carga irá afundar mais, e onde será menor, ela aumentará). Escrevemos mais sobre isso no artigo sobre desequilíbrio de fase.

Deve-se ter em mente que é impossível conectar dispositivos monofásicos comuns (220V) entre as fases, em 380V. Os dispositivos devem ser projetados para tal fonte de alimentação, ou a rede deve ser com U-linear 220V (como em redes de alimentação com neutro isolado alguns objetos específicos, por exemplo, navios).

Mas com conectando um motor trifásico, o zero geralmente não está conectado ao ponto médio da estrela, uma vez que esta é uma carga simétrica.

Fórmulas de potência, corrente e tensão

Para começar, existem duas tensões diferentes no circuito estrela - linear (entre fios lineares ou de fase) e fase (entre fase e zero). Ulinear é 1,73 (raiz de 3) vezes maior que Uphase. Neste caso, as correntes linear e de fase são iguais.

Ul = 1,73 * Uph

Il = Iph

Isso é linha e tensão de fase correlacionar de forma que com uma tensão linear de 380V, a fase seja igual a 220V.

No "triângulo" Ulinear e Uphase são iguais, e as correntes diferem em 1,73 vezes.

Uл = Uф

Il = 1,73 * Se

Poder em ambos os casos, eles são considerados de acordo com as mesmas fórmulas:

• total S = 3 * Sph = 3 * (Ul / √3) * I = √3 * Ul * I;
• P ativo = √3 * Ul * I * cos φ;
• Q reativo = √3 * Ul * I * sin φ.

Ao conectar a mesma carga ao mesmo Uphase e Ulinear, a potência dos dispositivos conectados será diferente 3 vezes.

Digamos que haja um motor que opera em uma rede trifásica 380 / 220V, e seus enrolamentos são projetados para serem conectados por meio de uma "estrela" a uma rede elétrica com U-linear em 660V. Então, quando conectado ao “triângulo”, a alimentação U-linear deve ser 1,73 vezes menor, ou seja, 380V, o que é adequado para conectar a nossa rede.

Aqui estão os cálculos para mostrar quais serão as diferenças para o motor ao trocar os enrolamentos de um circuito para outro.

Suponha que a corrente do estator quando conectado a um triângulo em uma rede de 380 V fosse 5 A, então sua potência total é igual a:

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

Coloque o motor elétrico em uma "estrela" e a potência diminuirá 3 vezes, visto que a tensão em cada o enrolamento diminuiu 1,73 vezes (era 380 por enrolamento e agora é 220), e a corrente também é 1,73 vezes: 1,73*1,73=3. Isso significa que, levando em consideração os valores reduzidos, calcularemos a potência total.

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

Como você pode ver, a energia caiu 3 vezes!

Mas o que aconteceria se houvesse outro motor elétrico e funcionasse em uma "estrela" em uma rede de 380V e uma corrente de estator de mesmo 5A, respectivamente, e nos enrolamentos projetados para conexão a um "triângulo" para 220V (3 fases), mas por algum motivo eles foram conectados exatamente em um "triângulo" e conectados a 380V?

Nesse caso, a potência aumentará 3 vezes, já que a tensão no enrolamento, ao contrário, agora aumentou 1,73 vezes e a corrente no mesmo valor.

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

A potência do motor tornou-se mais do que o nominal nessas mesmas 3 vezes. Isso significa que simplesmente vai queimar!

Portanto, é necessário conectar o motor elétrico de acordo com o esquema de ligação dos enrolamentos que corresponda à sua tensão nominal.

Prática - como escolher um esquema para um caso específico

Na maioria das vezes, os eletricistas trabalham com uma rede de 380 / 220V, então vamos considerar como conectar, com uma estrela ou triângulo, um motor elétrico a uma rede de energia trifásica.

Na maioria dos motores elétricos, o diagrama de conexão dos enrolamentos pode ser alterado, para isso existem seis terminais em Brno, eles estão dispostos de forma que com a ajuda de um conjunto mínimo de jumpers seja possível montar o circuito de que você precisa. Em palavras simples: o terminal do início do primeiro enrolamento está localizado acima do final do terceiro, o início do segundo, acima do final do primeiro, o início do terceiro acima do final do segundo.

Você pode ver como distinguir entre as duas opções para conectar um motor elétrico na figura abaixo.

Vamos falar sobre qual esquema escolher. O diagrama de ligação das bobinas do motor elétrico não tem efeito particular sobre o modo de funcionamento do motor, desde que os parâmetros nominais do motor da rede de alimentação correspondam aos parâmetros nominais do motor. Para fazer isso, examinamos a placa de identificação e determinamos para quais tensões sua máquina elétrica foi projetada especificamente.

Normalmente, a marcação é:

Δ / Y 220/380

Significa isto:

Se a tensão linha a linha for 220, reúna os enrolamentos em um triângulo e, se 380 - em uma estrela.

Para simplesmente responder à pergunta "Como conectar os enrolamentos no motor?" fizemos uma tabela para escolher um esquema de conexão para você:

Comutação estrela-delta para partida suave

Ao dar partida no motor, são observadas altas correntes de partida. Portanto, para reduzir as correntes de partida dos motores assíncronos, é utilizado um circuito de partida com a troca dos enrolamentos estrela para delta. Neste caso, conforme mencionado acima, o motor elétrico deve ser dimensionado para ligação ao “triângulo” e funcionar sob o U-linear de sua rede.

Assim, em nossas redes trifásicas (380 / 220V), para tais casos, são utilizados motores com “380/660” Volts nominais, para “Δ / Y”, respectivamente.

Na partida, os enrolamentos são acionados em "estrela" na baixa tensão de 380V (em relação aos 660V nominais), o motor começa a pegar velocidade e em determinado momento tempo (geralmente por um temporizador, em versões complicadas - por um sinal dos sensores de corrente e rpm) os enrolamentos mudam para um "triângulo" e já funcionam em seus 380 nominais volts.

A ilustração acima descreve este método de partida dos motores, mas uma chave seletora é mostrada como exemplo, na prática eles usam dois contatores adicionais (KM2 e KM3), embora seja mais complicado que o circuito usual para conectar um motor elétrico, mas não é isso desvantagem. Mas ela tem uma série de vantagens:

• Menos carga na grade de correntes de inrush.
• Conseqüentemente, há menos quedas de tensão e a probabilidade de parar o equipamento relacionado diminui.
• Arranque suave do motor.

Existem duas desvantagens principais para esta solução:

1. É necessário instalar dois cabos de 3 núcleos do local do contator diretamente aos terminais do motor.
2. O torque de partida cai.

Conclusão

Como tal, não há diferenças no desempenho ao conectar o mesmo motor elétrico em um esquema estrela ou delta (ele simplesmente queimará se você fizer a escolha errada). Além disso, não há vantagens e desvantagens em nenhum dos esquemas. Alguns autores citam como argumento que a corrente na “estrela” é menor. Mas com a mesma potência de dois motores diferentes, um deles projetado para conexão na “estrela”, e o segundo no “triângulo” à rede, por exemplo, 380V - a corrente será a mesma. E o mesmo motor não pode ser mudado "ao acaso" e "não está claro para quê", pois ele simplesmente queimará. O principal é escolher a opção que corresponde à tensão da rede de alimentação.

Esperamos que agora você tenha ficado mais claro sobre o que é o esquema de estrela e triângulo motor elétrico, qual a diferença em conectar cada um dos métodos e como escolher um circuito para um determinado caso. Esperamos que as informações fornecidas tenham sido úteis e interessantes para você!

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