Gwiazda i trójkąt w silniku elektrycznym: zasada połączenia i różnice

Teoria

Jak już wspomniano, schematy połączeń w gwiazdę i trójkąt są charakterystyczne nie tylko dla silnika elektrycznego, ale także do uzwojeń transformatorów, elementów grzejnych (np. elementów grzejnych kotłów elektrycznych) i innych Załaduj.

Aby zrozumieć, dlaczego te obwody do łączenia elementów obwodu trójfazowego są tak nazywane, należy je nieznacznie zmodyfikować.

W „gwieździe” obciążenie każdej z faz jest połączone jednym z zacisków, nazywa się to punktem neutralnym. W „trójkącie” każdy z zacisków obciążenia jest podłączony do przeciwnych faz.

Wszystko, co zostało powiedziane w poniższym artykule, dotyczy trzech faz asynchroniczny i maszyny synchroniczne.

Rozważmy tę kwestię na przykładzie podłączenia uzwojeń transformatora trójfazowego lub silnika trójfazowego (w tym kontekście nie ma to znaczenia).

Na tym rysunku różnice są bardziej zauważalne, w „gwiazdzie” początek uzwojeń jest połączony z przewodami fazowymi, a końce są połączone razem, w większości przypadków, przewód neutralny z generatora zasilania jest podłączony do tego samego punktu obciążenia lub transformator.

Kropka oznacza początek uzwojeń.

Oznacza to, że w „trójkącie” koniec poprzedniego uzwojenia i początek następnego są połączone, a faza zasilania jest podłączona do tego punktu. Jeśli pomylisz koniec z początkiem, podłączona maszyna nie będzie działać.

Jaka jest różnica

Jeśli mówimy o podłączeniu odbiorników jednofazowych, krótko przeanalizujemy na przykładzie trzech grzejników elektrycznych, a następnie w „gwiazdzie”, jeśli jeden z nich się wypali, pozostałe dwa będą nadal działać. Jeśli dwa z trzech wypali się, żaden z nich w ogóle nie będzie działał, ponieważ są podłączone parami do napięcia sieciowego.

W obwodzie trójkąta, nawet jeśli 2 elementy grzejne zostaną wypalone, trzeci będzie nadal działał. Nie ma w nim przewodu neutralnego, po prostu nie ma gdzie go podłączyć. A w „gwieździe” jest podłączony do punktu neutralnego i jest potrzebny do wyrównania prądów fazowych i ich symetrii w w przypadku różnych obciążeń w fazach (na przykład w jednej z gałęzi podłączony jest 1 element grzejny, a w pozostałych 2 równoległy).

Ale jeśli przy takim połączeniu (z różnymi obciążeniami w fazach) zero wypali się, wówczas napięcia nie będą takie same (gdzie obciążenie będzie ugięło się bardziej, a gdzie będzie mniejsze, wzrośnie). Więcej na ten temat pisaliśmy w artykule o nierównowaga faz.

Należy pamiętać, że nie można podłączyć zwykłych urządzeń jednofazowych (220 V) między fazami przy napięciu 380 V. Albo urządzenia muszą być przystosowane do takiego zasilania, albo sieć musi mieć napięcie U-linearne 220V (jak w sieciach z odizolowany neutralny niektóre konkretne obiekty, na przykład statki).

Ale z podłączenie silnika trójfazowego, zero często nie jest połączone ze środkiem gwiazdy, ponieważ jest to obciążenie symetryczne.

Wzory mocy, prądu i napięcia

Na początek w obwodzie gwiazdy występują dwa różne napięcia - liniowe (między przewodami liniowymi lub fazowymi) i fazowe (między fazą a zerem). Ulinear jest 1,73 (pierwiastek z 3) razy większy niż Uphase. W tym przypadku prądy liniowe i fazowe są równe.

Ul = 1,73 * Uph

Il = Iph

To jest napięcie sieciowe i fazowe skorelować tak, że przy napięciu liniowym 380V faza jest równa 220V.

W „trójkącie” Ulinear i Uphase są równe, a prądy różnią się 1,73 razy.

Uл = Uф

Il = 1,73 * Jeśli

Moc w obu przypadkach rozpatrywane są według tych samych wzorów:

• pełne S = 3 * Sph = 3 * (Ul / √3) * I = √3 * Ul * I;
• aktywne P = √3 * Ul * I * cos φ;
• reaktywne Q = √3 * Ul * I * sin φ.

Podłączając to samo obciążenie do tego samego Uphase i Ulinear, moc podłączonych urządzeń będzie się różnić 3 razy.

Załóżmy, że istnieje silnik, który działa w sieci trójfazowej 380 / 220 V, a jego uzwojenia są zaprojektowane do połączenia przez „gwiazdę” z siecią elektryczną z U-liniowym przy 660 V. Wtedy przy podłączeniu do „trójkąta” zasilanie U-linear powinno być 1,73 razy mniejsze, czyli 380V, co jest odpowiednie do podłączenia do naszej sieci.

Oto obliczenia pokazujące, jakie będą różnice dla silnika podczas przełączania uzwojeń z jednego obwodu na drugi.

Załóżmy, że prąd stojana po podłączeniu do trójkąta w sieci 380 V wynosił 5 A, a jego całkowita moc jest równa:

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

Przełącz silnik elektryczny na „gwiazdę”, a moc zmniejszy się 3 razy, ponieważ napięcie na każdym uzwojenie zmniejszyło się o 1,73 razy (było 380 na uzwojenie, a teraz wynosi 220), a prąd jest również 1,73 razy: 1,73*1,73=3. Oznacza to, że biorąc pod uwagę zredukowane wartości, obliczymy całkowitą moc.

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

Jak widać moc spadła 3 razy!

Ale co się stanie, jeśli będzie inny silnik elektryczny i będzie działał w „gwiazdzie” w sieci 380 V i prądzie stojana odpowiednio o tym samym 5 A i uzwojeniach przeznaczone do podłączenia do "trójkąta" na 220V (3 fazy), ale z jakiegoś powodu zostały połączone dokładnie w "trójkąt" i podłączone do 380V?

W tym przypadku moc wzrośnie 3 razy, ponieważ przeciwnie, napięcie na uzwojeniu wzrosło teraz 1,73 razy, a prąd o tę samą wartość.

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

Moc silnika wzrosła w tych samych 3 razy więcej niż nominalna. Oznacza to, że po prostu się wypali!

Dlatego konieczne jest podłączenie silnika elektrycznego zgodnie ze schematem połączeń uzwojeń, który odpowiada ich napięciu znamionowemu.

Praktyka – jak dobrać schemat do konkretnego przypadku

Najczęściej elektrycy pracują z siecią 380 / 220V, więc zastanówmy się, jak podłączyć silnik elektryczny z gwiazdą lub trójkątem do takiej trójfazowej sieci energetycznej.

W większości silników elektrycznych można zmienić schemat połączeń uzwojeń, do tego w Brnie jest sześć zacisków, są ułożone w taki sposób, aby za pomocą minimalnego zestawu zworek można było złożyć potrzebny obwód. W prostych słowach: końcówka początku pierwszego uzwojenia znajduje się nad końcem trzeciego, początek drugiego, nad końcem pierwszego, początek trzeciego nad końcem drugiego.

Na poniższym rysunku możesz zobaczyć, jak odróżnić dwie opcje podłączenia silnika elektrycznego.

Porozmawiajmy o tym, jaki schemat wybrać. Schemat połączeń cewek silnika elektrycznego nie ma szczególnego wpływu na tryb pracy silnika pod warunkiem, że parametry znamionowe silnika sieci zasilającej odpowiadają parametrom znamionowym silnika. Aby to zrobić, przyglądamy się tabliczce znamionowej i określamy, do jakich napięć jest specjalnie zaprojektowana Twoja maszyna elektryczna.

Zazwyczaj oznaczenie to:

Δ / Y 220/380

Oznacza to:

Jeśli napięcie międzyprzewodowe wynosi 220, zbierz uzwojenia w trójkącie, a jeśli 380 - w gwiazdę.

Aby po prostu odpowiedzieć na pytanie „Jak podłączyć uzwojenia do silnika?” przygotowaliśmy dla Ciebie tabelę do wyboru schematu połączeń:

Przełączanie gwiazda-trójkąt dla miękkiego startu

Podczas uruchamiania silnika obserwuje się wysokie prądy rozruchowe. Dlatego w celu zmniejszenia prądów rozruchowych silników asynchronicznych stosuje się obwód rozruchowy z przełączaniem uzwojeń z gwiazdy na trójkąt. W takim przypadku, jak wspomniano powyżej, silnik elektryczny musi być zaprojektowany do połączenia z „trójkątem” i pracować pod U-linią Twojej sieci.

Tak więc w naszych trójfazowych sieciach zasilających (380 / 220 V) w takich przypadkach stosuje się silniki o nominalnych woltach „380/660”, odpowiednio dla „Δ / Y”.

Przy rozruchu uzwojenia włączają się jako „gwiazda” przy niskim napięciu 380V (w stosunku do nominalnego 660V), silnik zaczyna nabierać prędkości i w pewnym momencie czasu (najczęściej zegarem, w skomplikowanych wersjach - sygnałem z czujników prądu i obrotów) uzwojenia zamieniają się w "trójkąt" i pracują już przy nominalnym 380 wolty.

Powyższa ilustracja opisuje ten sposób uruchamiania silników, ale jako przykład pokazano przełącznik dwustabilny, w praktyce używa się go dwa dodatkowe styczniki (KM2 i KM3), choć jest to bardziej skomplikowane niż zwykły obwód do podłączenia silnika elektrycznego, ale to nie to niekorzyść. Ale ma wiele zalet:

• Mniejsze obciążenie sieci prądami rozruchowymi.
• W związku z tym spadki napięcia są mniejsze, a prawdopodobieństwo zatrzymania powiązanego sprzętu maleje.
• Miękki rozruch silnika.

To rozwiązanie ma dwie główne wady:

1. Konieczne jest poprowadzenie dwóch kabli 3-żyłowych od miejsca stycznika bezpośrednio do zacisków silnika.
2. Spada moment rozruchowy.

Wniosek

W związku z tym nie ma różnic w wydajności podczas podłączania tego samego silnika elektrycznego w schemacie gwiazdy lub trójkąta (po prostu wypali się, jeśli dokonasz złego wyboru). Nie ma również zalet i wad żadnego z systemów. Niektórzy autorzy przytaczają jako argument, że prąd w „gwieździe” jest mniejszy. Ale przy tej samej mocy dwóch różnych silników, z których jeden jest przeznaczony do połączenia w „gwiazdzie”, a drugi w „trójkącie” do sieci, na przykład 380 V - prąd będzie taki sam. A jednego i tego samego silnika nie da się przełączyć „na chybił trafił” i „nie wiadomo po co”, bo po prostu się wypali. Najważniejsze jest, aby wybrać opcję odpowiadającą napięciu sieci zasilającej.

Mamy nadzieję, że teraz lepiej wyjaśniłeś, co stanowi diagram gwiazdy i trójkąta w silnik elektryczny, jaka jest różnica w podłączeniu każdej z metod i jak dobrać obwód do konkretnego Obudowa. Mamy nadzieję, że podane informacje były dla Ciebie przydatne i interesujące!

Powiązane materiały:

• Jaka jest różnica między prądem przemiennym a prądem stałym?
• Do czego służy faza, zero i uziemienie?
• Schematy połączeń trójfazowego licznika elektrycznego