Zvijezda i trokut u elektromotoru: princip povezivanja i razlike

Teorija

Kao što je već spomenuto, sheme spajanja zvijezda i delta karakteristične su ne samo za elektromotor, ali i za namote transformatora, grijaće elemente (npr. grijače električne kotlove) i drugo opterećenje.

Da bismo razumjeli zašto se ti krugovi za spajanje elemenata trofaznog kruga tako nazivaju, potrebno ih je malo izmijeniti.

U "zvijezdi", opterećenje svake od faza je međusobno povezano jednim od terminala, to se zove neutralna točka. U "trokutu" svaki od terminala opterećenja spojen je na suprotne faze.

Sve što je rečeno u donjem članku vrijedi za trofazne asinkroni i sinkroni strojevi.

Razmotrimo ovo pitanje na primjeru spajanja namota trofaznog transformatora ili trofaznog motora (u ovom kontekstu, nije važno).

Na ovoj slici razlike su uočljivije, u "zvijezdi" početak namota je spojen na fazne vodiče, a krajevi su spojeni zajedno, u većini slučajeva, neutralna žica iz opskrbnog generatora spojena je na istu točku opterećenja ili transformator.

Točka označava početak namota.

To jest, u "trokutu" je spojen kraj prethodnog namota i početak sljedećeg, a faza napajanja spojena je na ovu točku. Ako pobrkate kraj i početak, spojeni stroj neće raditi.

Koja je razlika

Ako govorimo o spajanju jednofaznih potrošača, ukratko ćemo analizirati na primjeru tri električna grijača, a zatim u "zvijezdi", ako jedan od njih izgori, preostala dva će nastaviti raditi. Ako dva od tri izgore, niti jedan od njih neće raditi, jer su spojeni u paru na mrežni napon.

U krugu trokuta, čak i ako su 2 grijaća elementa izgorjela, treći će nastaviti raditi. U njemu nema neutralne žice, jednostavno je nema gdje spojiti. A u "zvijezdi" je spojen na neutralnu točku i potrebno je izjednačiti fazne struje i njihovu simetriju u u slučaju različitih opterećenja u fazama (npr. u jednoj od grana je spojen 1 grijaći element, a u ostalima 2 paralelno).

Ali ako s takvom vezom (s različitim opterećenjima u fazama) nula izgori, tada naponi neće biti isti (gdje će opterećenje više padati, a gdje će biti manje, povećat će se). Više o tome pisali smo u članku o fazna neravnoteža.

Treba imati na umu da je nemoguće spojiti obične jednofazne uređaje (220V) između faza, na 380V. Ili uređaji moraju biti projektirani za takvo napajanje, ili mreža mora biti s U-linearnim 220V (kao u energetskim mrežama s izolirano neutralno neki specifični objekti, na primjer, brodovi).

Ali, sa spajanje trofaznog motora, nula često nije povezana sa središtem zvijezde, budući da je to simetrično opterećenje.

Formule snage, struje i napona

Za početak, u krugu zvijezde postoje dva različita napona - linearni (između linearnih ili faznih žica) i fazni (između faze i nule). Ulinear je 1,73 (korijen od 3) puta veći od Uphase. U ovom slučaju, linearna i fazna struja su jednake.

Ul = 1,73 * Up

Il = Iph

To je linijski i fazni napon koreliraju tako da je kod linearnog napona od 380V faza jednaka 220V.

U "trokutu" Ulinear i Uphase su jednaki, a struje se razlikuju 1,73 puta.

Ul = Uf

Il = 1,73 * Ako

Vlast u oba slučaja razmatraju se prema istim formulama:

• puni S = 3 * Sph = 3 * (Ul / √3) * I = √3 * Ul * I;
• aktivni P = √3 * Ul * I * cos φ;
• reaktivni Q = √3 * Ul * I * sin φ.

Prilikom spajanja istog opterećenja na isti Uphase i Ulinear, snaga spojenih uređaja će se razlikovati 3 puta.

Recimo da postoji motor koji radi na trofaznoj mreži 380/220V, a njegovi namoti su dizajnirani da se preko "zvjezdice" spoje na električnu mrežu s U-linearnom na 660V. Zatim, kada se spoji na "trokut", napajanje U-linearno bi trebalo biti 1,73 puta manje, odnosno 380V, što je pogodno za spajanje na našu mrežu.

Ovdje su izračuni koji pokazuju kakve će biti razlike za motor pri prebacivanju namota iz jednog kruga u drugi.

Pretpostavimo da je struja statora kada je spojen na trokut u mreži od 380 V bila 5 A, tada je njegova ukupna snaga jednaka:

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

Prebacite elektromotor na "zvijezdu" i snaga će se smanjiti 3 puta, budući da je napon na svakom namot se smanjio za 1,73 puta (bilo je 380 po namotu, a sada je 220), a struja je također 1,73 puta: 1,73*1,73=3. To znači da ćemo, uzimajući u obzir smanjene vrijednosti, izračunati ukupnu snagu.

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

Kao što vidite, snaga je pala 3 puta!

Ali što će se dogoditi ako postoji još jedan električni motor i radi u "zvijezdi" u mreži od 380 V i struji statora od istih 5 A, odnosno namota dizajnirani za spajanje na "trokut" za 220V (3 faze), ali su iz nekog razloga spojeni točno u "trokut" i spojeni na 380V?

U ovom slučaju, snaga će se povećati 3 puta, budući da se napon na namotu, naprotiv, sada povećao za 1,73 puta, a struja za isti iznos.

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

Snaga motora je u ova ista 3 puta postala veća od nominalne. To znači da će jednostavno izgorjeti!

Stoga je potrebno elektromotor spojiti prema shemi spajanja namota koja odgovara njihovom nazivnom naponu.

Praksa - kako odabrati shemu za određeni slučaj

Najčešće električari rade s mrežom od 380 / 220V, pa razmotrimo kako spojiti, sa zvijezdom ili trokutom, elektromotor na takvu trofaznu mrežu.

U većini elektromotora dijagram povezivanja namota se može promijeniti, za to postoji šest terminala u Brnu, raspoređeni su na takav način da je uz pomoć minimalnog skupa skakača bilo moguće sastaviti potreban krug. Jednostavnim riječima: terminal početka prvog namota nalazi se iznad kraja trećeg, početak drugog, iznad kraja prvog, početak trećeg iznad kraja drugog.

Na donjoj slici možete vidjeti kako razlikovati dvije opcije za spajanje elektromotora.

Razgovarajmo o tome koju shemu odabrati. Shema povezivanja zavojnica elektromotora nema posebnog utjecaja na način rada motora, pod uvjetom da nazivni parametri motora opskrbne mreže odgovaraju nazivnim parametrima motora. Da bismo to učinili, gledamo natpisnu pločicu i utvrđujemo za koje je napone vaš električni stroj posebno dizajniran.

Obično je oznaka:

Δ / Y 220/380

To znači ovo:

Ako je napon od linije do linije 220, skupite namote u trokut, a ako je 380 - u zvijezdu.

Da jednostavno odgovorite na pitanje "Kako spojiti namote na motoru?" napravili smo tablicu za odabir sheme povezivanja za vas:

Preklapanje zvijezda-trokut za meki start

Prilikom pokretanja motora uočavaju se visoke struje pokretanja. Stoga se za smanjenje startnih struja asinkronih motora koristi startni krug s prebacivanjem namota sa zvijezde na trokut. U ovom slučaju, kao što je gore spomenuto, elektromotor mora biti dizajniran za spajanje na "trokut" i raditi pod U-linearom vaše mreže.

Dakle, u našim trofaznim energetskim mrežama (380 / 220V), za takve slučajeve koriste se motori s nominalnim "380/660" volti, za "Δ / Y", respektivno.

Prilikom pokretanja, namoti se uključuju kao "zvijezda" na niskom naponu od 380V (u odnosu na nominalni 660V), motor počinje povećavati brzinu i u određenom trenutku vrijeme (obično pomoću timera, u kompliciranim verzijama - signalom iz senzora struje i okretaja) namoti se prebacuju u "trokut" i rade već na svojih nominalnih 380 volti.

Gornja ilustracija opisuje ovu metodu pokretanja motora, ali je kao primjer prikazan prekidač koji se u praksi koristi dva dodatna kontaktora (KM2 i KM3), iako je složeniji od uobičajenog kruga za spajanje elektromotora, ali to nije to hendikep. Ali ona ima niz prednosti:

• Manje opterećenje mreže zbog udarnih struja.
• Sukladno tome, manji su padovi napona i smanjuje se vjerojatnost zaustavljanja povezane opreme.
• Meki start motora.

Dva su glavna nedostatka ovog rješenja:

1. Potrebno je položiti dva 3-žilna kabela od mjesta kontaktora izravno do terminala motora.
2. Početni moment pada.

Zaključak

Kao takav, nema razlike u performansama pri povezivanju istog elektromotora u shemi zvijezda ili trokut (jednostavno će izgorjeti ako napravite pogrešan odabir). Također, nema prednosti i nedostataka bilo koje sheme. Neki autori kao argument navode da je struja u "zvijezdi" manja. Ali s istom snagom dva različita motora, od kojih je jedan dizajniran za spajanje u "zvijezdu", a drugi u "trokut" na mrežu, na primjer, 380V - struja će biti ista. A jedan te isti motor ne može se prebaciti "nasumično" i "nije jasno za što", jer će jednostavno izgorjeti. Glavna stvar je odabrati opciju koja odgovara naponu opskrbne mreže.

Nadamo se da vam je sada postalo jasnije što čini dijagram zvijezde i trokuta elektromotor, koja je razlika u povezivanju svake od metoda i kako odabrati krug za određenu slučaj. Nadamo se da su vam pružene informacije bile korisne i zanimljive!

Povezani materijali:

• Koja je razlika između izmjenične i istosmjerne struje
• Čemu služe faza, nula i uzemljenje?
• Priključni dijagrami za trofazno električno brojilo