Hvězda a trojúhelník v elektromotoru: princip zapojení a rozdíly

Teorie

Jak již bylo zmíněno, schémata zapojení do hvězdy a trojúhelníku jsou charakteristická nejen pro elektromotor, ale i pro vinutí transformátoru, topná tělesa (např. topná tělesa elektrokotle) ​​a další zatížení.

Abychom pochopili, proč se tyto obvody pro připojení prvků třífázového obvodu tak nazývají, je třeba je mírně upravit.

U "hvězdy" je zátěž každé z fází propojena jednou ze svorek, tomu se říká neutrální bod. V "trojúhelníku" je každá ze svorek zátěže připojena k opačným fázím.

Vše, co je uvedeno v článku níže, platí pro třífázové asynchronní a synchronní stroje.

Zvažme tento problém na příkladu připojení vinutí třífázového transformátoru nebo třífázového motoru (v tomto kontextu na tom nezáleží).

Na tomto obrázku jsou rozdíly znatelnější, v "hvězdě" jsou začátek vinutí připojen k fázovým vodičům a konce jsou připojeny společně je ve většině případů nulový vodič z napájecího generátoru připojen ke stejnému bodu zatížení resp transformátor.

Tečka označuje začátek vinutí.

To znamená, že v "trojúhelníku" je spojen konec předchozího vinutí a začátek dalšího a k tomuto bodu je připojena napájecí fáze. Pokud si spletete konec a začátek, připojený stroj nebude fungovat.

Jaký je rozdíl

Pokud mluvíme o připojení jednofázových spotřebičů, stručně analyzujeme na příkladu tří elektrických ohřívačů, pak v „hvězdě“, pokud jeden z nich vyhoří, zbývající dva budou pokračovat v práci. Pokud vyhoří dva ze tří, nebude fungovat žádný z nich, protože jsou připojeny v párech k síťovému napětí.

V trojúhelníkovém okruhu, i když jsou spáleny 2 topné články, třetí bude pokračovat v práci. Není v něm žádný nulový vodič, prostě ho není kam připojit. A ve "hvězdě" je připojen k neutrálnímu bodu a je potřeba vyrovnat fázové proudy a jejich symetrii v v případě různého zatížení ve fázích (například v jedné z větví je připojeno 1 topné těleso a ve zbývajících 2 paralelní).

Pokud však při takovém zapojení (s různými zátěžemi ve fázích) vyhoří nula, pak napětí nebudou stejná (kde zátěž klesne více a kde bude méně, zvýší se). Více jsme o tom psali v článku o fázová nerovnováha.

Je třeba mít na paměti, že běžná jednofázová zařízení (220V) mezi fázemi nelze připojit na 380V. Buď musí být zařízení navržena pro takové napájení, nebo musí být síť s U-lineárním 220V (jako v silových sítích s izolovaný neutrální některé konkrétní předměty, například lodě).

Ale s připojení třífázového motoru, nula často není spojena se středem hvězdy, protože se jedná o symetrické zatížení.

Výkonové, proudové a napěťové vzorce

Pro začátek jsou v hvězdicovém obvodu dvě různá napětí – lineární (mezi lineárními nebo fázovými vodiči) a fázová (mezi fází a nulou). Ulineární je 1,73 (odmocnina ze 3) krát větší než Uphase. V tomto případě jsou lineární a fázové proudy stejné.

Ul = 1,73 * Uph

Il = Iph

To znamená linkové a fázové napětí korelovat tak, že při lineárním napětí 380V je fáze rovna 220V.

V "trojúhelníku" jsou Ulinear a Uphase stejné a proudy se liší 1,73krát.

Uл = Uф

Il = 1,73 * Pokud

Napájení v obou případech se posuzují podle stejných vzorců:

• plné S = 3 * Sph = 3 * (Ul / √3) * I = √3 * Ul * I;
• aktivní P = √3 * Ul * I * cos φ;
• reaktivní Q = √3 * Ul * I * sin φ.

Při připojení stejné zátěže ke stejnému Uphase a Ulinear se výkon připojených zařízení bude lišit 3krát.

Řekněme, že existuje motor, který pracuje na třífázové síti 380 / 220 V a jeho vinutí jsou navržena tak, aby byla připojena přes "hvězdu" k elektrické síti s U-lineární na 660 V. Pak při zapojení do "trojúhelníku" by měl být napájecí U-lineární 1,73x menší, tedy 380V, což je vhodné pro připojení do naší sítě.

Zde jsou výpočty, které ukazují, jaké budou rozdíly pro motor při přepínání vinutí z jednoho okruhu do druhého.

Předpokládejme, že statorový proud při připojení k trojúhelníku v síti 380V byl 5A, pak se jeho celkový výkon rovná:

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

Přepněte elektromotor do "hvězdy" a výkon se sníží 3krát, protože napětí na každém vinutí se snížilo 1,73krát (bylo to 380 na vinutí a nyní je to 220) a proud je také 1,73krát: 1,73*1,73=3. To znamená, že s přihlédnutím k redukovaným hodnotám spočítáme celkový výkon.

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

Jak vidíte, výkon klesl 3x!

Ale co se stane, když je tam další elektromotor a ten fungoval do "hvězdy" v síti 380V a statorový proud stejných 5A a vinutí určené pro připojení do "trojúhelníku" na 220V (3 fáze), ale z nějakého důvodu byly zapojeny přesně do "trojúhelníku" a připojeny k 380V?

V tomto případě se výkon zvýší 3krát, protože napětí na vinutí se naopak nyní zvýšilo 1,73krát a proud o stejnou hodnotu.

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

Výkon motoru se za stejných 3krát zvýšil nad nominální. To znamená, že prostě vyhoří!

Proto je nutné zapojit elektromotor podle schématu zapojení vinutí, které odpovídá jejich jmenovitému napětí.

Praxe - jak vybrat schéma pro konkrétní případ

Nejčastěji elektrikáři pracují se sítí 380 / 220V, takže se podívejme, jak připojit elektromotor s hvězdou nebo trojúhelníkem k takové třífázové síti.

U většiny elektromotorů lze změnit schéma zapojení vinutí, k tomu je v Brně šest svorek, jsou uspořádány tak, že pomocí minimální sady propojek bylo možné sestavit obvod, který potřebujete. Jednoduše řečeno: svorka začátku prvního vinutí je umístěna nad koncem třetího, začátek druhého, nad koncem prvního, začátek třetího nad koncem druhého.

Jak rozlišit dvě možnosti připojení elektromotoru, můžete vidět na obrázku níže.

Pojďme se bavit o tom, jaké schéma zvolit. Schéma zapojení cívek elektromotoru nemá zvláštní vliv na provozní režim motoru za předpokladu, že jmenovité parametry motoru napájecí sítě odpovídají jmenovitým parametrům motoru. Za tímto účelem se podíváme na typový štítek a určíme, pro jaké napětí je váš elektrický stroj speciálně navržen.

Typicky je označení:

A / Y 220/380

To znamená toto:

Pokud je napětí mezi linkami 220, shromážděte vinutí do trojúhelníku a pokud 380 - do hvězdy.

Jednoduše odpovědět na otázku "Jak připojit vinutí u motoru?" připravili jsme pro vás tabulku pro výběr schématu připojení:

Přepínání hvězda-trojúhelník pro měkký start

Při spouštění motoru jsou pozorovány vysoké rozběhové proudy. Pro snížení rozběhových proudů asynchronních motorů se proto používá rozběhový obvod s přepínáním vinutí z hvězdy do trojúhelníku. V tomto případě, jak je uvedeno výše, musí být elektromotor navržen pro připojení k "trojúhelníku" a pracovat pod U-lineární vaší sítě.

V našich třífázových energetických sítích (380 / 220 V) se pro takové případy používají motory s nominálními "380/660" Volty, pro "Δ / Y", resp.

Při rozběhu se vinutí zapnou jako "hvězda" na nízké napětí 380V (vzhledem k nominálnímu 660V), motor začne nabírat otáčky a v určitém okamžiku časem (obvykle časovačem, ve složitých verzích signálem z proudových a otáčkových čidel) se vinutí přepnou do "trojúhelníku" a pracují již na svých jmenovitých 380 voltů.

Výše uvedený obrázek popisuje tento způsob spouštění motorů, ale jako příklad je uveden páčkový přepínač, který se v praxi používá dva další stykače (KM2 a KM3), je to sice složitější než běžný obvod pro připojení elektromotoru, ale není to ono nevýhoda. Má ale řadu výhod:

• Menší zatížení sítě nárazovými proudy.
• V souladu s tím dochází k menším poklesům napětí a snižuje se pravděpodobnost zastavení souvisejícího zařízení.
• Měkký start motoru.

Toto řešení má dvě hlavní nevýhody:

1. Je nutné položit dva 3-žilové kabely z místa stykače přímo na svorky motoru.
2. Startovací moment klesá.

Závěr

Jako takové neexistují žádné rozdíly ve výkonu při připojení stejného elektromotoru ve schématu hvězdy nebo trojúhelníku (prostě se spálí, pokud uděláte špatnou volbu). Rovněž neexistují žádné výhody a nevýhody žádného ze schémat. Někteří autoři jako argument uvádějí, že proud ve „hvězdě“ je menší. Ale se stejným výkonem dvou různých motorů, z nichž jeden je určen pro připojení do "hvězdy" a druhý do "trojúhelníku" do sítě, například 380V - proud bude stejný. A jeden a ten samý motor nelze přepnout "nahodile" a "není jasné za co", jelikož se prostě spálí. Hlavní věcí je vybrat možnost, která odpovídá napětí napájecí sítě.

Doufáme, že nyní máte více jasno v tom, v čem je schéma hvězdy a trojúhelníku elektromotor, jaký je rozdíl v zapojení jednotlivých způsobů a jak vybrat obvod pro konkrétní případ. Doufáme, že poskytnuté informace byly pro vás užitečné a zajímavé!

Související materiály:

• Jaký je rozdíl mezi střídavým a stejnosměrným proudem
• K čemu slouží fáze, nula a uzemnění?
• Schémata zapojení pro třífázový elektroměr