Hviezda a trojuholník v elektromotore: princíp zapojenia a rozdiely

teória

Ako už bolo spomenuté, schémy zapojenia do hviezdy a trojuholníka sú charakteristické nielen pre elektromotor, ale aj pre vinutia transformátora, vykurovacie telesá (napríklad vykurovacie telesá elektrického kotla) a iné naložiť.

Aby sme pochopili, prečo sa tieto obvody na pripojenie prvkov trojfázového obvodu tak nazývajú, je potrebné ich mierne upraviť.

V "hviezde" je záťaž každej z fáz prepojená jednou zo svoriek, nazýva sa to neutrálny bod. V "trojuholníku" je každá zo svoriek záťaže pripojená k opačným fázam.

Všetko, čo je uvedené v článku nižšie, platí pre trojfázové asynchrónne a synchrónne stroje.

Uvažujme o tomto probléme pomocou príkladu pripojenia vinutí trojfázového transformátora alebo trojfázového motora (v tomto kontexte na tom nezáleží).

Na tomto obrázku sú rozdiely zreteľnejšie, v „hviezde“ sú začiatok vinutia spojené s fázovými vodičmi a konce sú spojené spolu je vo väčšine prípadov neutrálny vodič z napájacieho generátora pripojený k rovnakému zaťažovaciemu bodu resp transformátor.

Bodka označuje začiatok vinutia.

To znamená, že v "trojuholníku" je spojený koniec predchádzajúceho vinutia a začiatok nasledujúceho a napájacia fáza je pripojená k tomuto bodu. Ak si pomýlite koniec a začiatok, pripojený stroj nebude fungovať.

V čom je rozdiel

Ak hovoríme o pripojení jednofázových spotrebiteľov, stručne analyzujeme pomocou príkladu troch elektrických ohrievačov, potom v „hviezde“, ak jeden z nich vyhorí, zostávajúce dva budú pokračovať v práci. Ak vyhoria dva z troch, žiadny z nich nebude fungovať vôbec, pretože sú pripojené v pároch na sieťové napätie.

V trojuholníkovom okruhu, aj keď sú vyhorené 2 vykurovacie telesá, tretí bude pokračovať v práci. Nie je v ňom neutrálny vodič, jednoducho ho nie je kam pripojiť. A v "hviezde" je pripojený k neutrálnemu bodu a je potrebné vyrovnať fázové prúdy a ich symetriu v v prípade rôznych zaťažení vo fázach (napríklad v jednej z vetiev je pripojený 1 vykurovací článok a v ostatných 2 paralelné).

Ak však pri takomto pripojení (s rôznym zaťažením vo fázach) vyhorí nula, napätie nebude rovnaké (kde zaťaženie klesne viac a kde bude menej, zvýši sa). Viac sme o tom písali v článku o fázová nerovnováha.

Treba mať na pamäti, že nie je možné pripojiť bežné jednofázové zariadenia (220V) medzi fázami pri 380V. Buď musia byť zariadenia určené na takéto napájanie, alebo musí byť sieť s U-lineárnym 220V (ako v energetických sieťach s izolovaný neutrálny niektoré špecifické predmety, napríklad lode).

Ale s pripojenie trojfázového motora, nula často nie je spojená so stredom hviezdy, pretože ide o symetrické zaťaženie.

Vzorce výkonu, prúdu a napätia

Na začiatok sú v hviezdnom obvode dve rôzne napätia - lineárne (medzi lineárnymi alebo fázovými vodičmi) a fázové (medzi fázou a nulou). Ulinear je 1,73 (odmocnina z 3) krát väčšia ako Uphase. V tomto prípade sú lineárne a fázové prúdy rovnaké.

Ul = 1,73 * Uph

Il = Iph

Teda linkové a fázové napätie korelovať tak, že pri lineárnom napätí 380V sa fáza rovná 220V.

V „trojuholníku“ sú Ulinear a Uphase rovnaké a prúdy sa líšia 1,73-krát.

Uл = Uф

Il = 1,73 * Ak

Moc v oboch prípadoch sa posudzujú podľa rovnakých vzorcov:

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

Pri pripojení rovnakej záťaže k rovnakému Uphase a Ulinear sa výkon pripojených zariadení bude líšiť 3-krát.

Povedzme, že existuje motor, ktorý pracuje na trojfázovej sieti 380 / 220 V a jeho vinutia sú navrhnuté tak, aby bolo možné pripojiť cez "hviezdu" k elektrickej sieti s U-lineárnym napätím 660 V. Potom pri pripojení do „trojuholníka“ by napájanie U-lineárne malo byť 1,73-krát menšie, teda 380V, čo je vhodné na pripojenie do našej siete.

Tu sú výpočty, ktoré ukazujú, aké budú rozdiely pre motor pri prepínaní vinutí z jedného okruhu do druhého.

Predpokladajme, že statorový prúd pri pripojení k trojuholníku v 380V sieti bol 5A, potom sa jeho celkový výkon rovná:

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

Prepnite elektromotor do "hviezdy" a výkon sa zníži 3 krát, pretože napätie na každom z nich vinutie sa znížilo 1,73-krát (bolo to 380 na vinutie a teraz je to 220) a prúd je tiež 1,73-krát: 1,73*1,73=3. To znamená, že s prihliadnutím na znížené hodnoty vypočítame celkový výkon.

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

Ako vidíte, výkon sa znížil 3 krát!

Čo sa však stane, ak bude existovať ďalší elektromotor a bude fungovať v "hviezde" v sieti 380 V a statorový prúd rovnaký 5A a vinutia určené na pripojenie do "trojuholníka" na 220V (3 fázy), ale z nejakého dôvodu boli zapojené presne do "trojuholníka" a zapojené do 380V?

V tomto prípade sa výkon zvýši 3-krát, pretože napätie na vinutí sa naopak teraz zvýšilo o 1,73-krát a prúd o rovnakú hodnotu.

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

Výkon motora sa v tom istom čase 3 krát zvýšil nad nominálny. To znamená, že to jednoducho vyhorí!

Preto je potrebné pripojiť elektromotor podľa schémy zapojenia vinutia, ktorá zodpovedá ich menovitému napätiu.

Prax - ako si vybrať schému pre konkrétny prípad

Elektrikári najčastejšie pracujú so sieťou 380 / 220 V, takže zvážme, ako pripojiť elektrický motor pomocou hviezdy alebo trojuholníka k takejto trojfázovej sieti.

Vo väčšine elektromotorov je možné zmeniť schému zapojenia vinutí, na to je v Brne šesť svoriek, sú usporiadané tak, že pomocou minimálnej sady prepojok bolo možné zostaviť obvod, ktorý potrebujete. Jednoducho povedané: svorka začiatku prvého vinutia je umiestnená nad koncom tretieho, začiatok druhého, nad koncom prvého, začiatok tretieho nad koncom druhého.

Ako rozlíšiť dve možnosti pripojenia elektromotora môžete vidieť na obrázku nižšie.

Poďme sa baviť o tom, akú schému si vybrať. Schéma zapojenia cievok elektromotora nemá osobitný vplyv na prevádzkový režim motora za predpokladu, že menovité parametre motora napájacej siete zodpovedajú menovitým parametrom motora. Za týmto účelom sa pozrieme na typový štítok a určíme, pre aké napätia je váš elektrický stroj špeciálne navrhnutý.

Zvyčajne je označenie:

A/Y 220/380

Znamená toto:

Ak je medzifázové napätie 220, zbierajte vinutia do trojuholníka a ak 380 - do hviezdy.

Ak chcete jednoducho odpovedať na otázku "Ako pripojiť vinutia k motoru?" pripravili sme pre vás tabuľku na výber schémy zapojenia:

Prepínanie hviezda-trojuholník pre mäkký štart

Pri štartovaní motora sa pozorujú vysoké štartovacie prúdy. Preto sa na zníženie štartovacích prúdov asynchrónnych motorov používa štartovací obvod s prepínaním vinutí z hviezdy na trojuholník. V tomto prípade, ako je uvedené vyššie, musí byť elektromotor navrhnutý na pripojenie k "trojuholníku" a pracovať pod U-lineárom vašej siete.

V našich trojfázových energetických sieťach (380 / 220 V) sa pre takéto prípady používajú motory s nominálnymi "380/660" Voltmi, pre "Δ / Y".

Pri štarte sa vinutia zapnú ako "hviezda" pri nízkom napätí 380V (vzhľadom na nominálne 660V), motor začne naberať otáčky a v určitom momente časom (zvyčajne časovačom, v komplikovaných verziách signálom zo snímača prúdu a otáčok) sa vinutia prepnú do "trojuholníka" a pracujú už pri svojich nominálnych 380 voltov.

Vyššie uvedený obrázok popisuje tento spôsob spúšťania motorov, ale ako príklad je znázornený prepínač, ktorý sa v praxi používa dva ďalšie stýkače (KM2 a KM3), aj keď je to zložitejšie ako bežný obvod na pripojenie elektromotora, ale nie je to ono nevýhodou. Má však niekoľko výhod:

• Menšie zaťaženie siete nárazovými prúdmi.
• V súlade s tým dochádza k menším poklesom napätia a znižuje sa pravdepodobnosť zastavenia súvisiaceho zariadenia.
• Mäkký štart motora.

Toto riešenie má dve hlavné nevýhody:

1. Je potrebné položiť dva 3-žilové káble z miesta stykača priamo na svorky motora.
2. Štartovací krútiaci moment klesá.

Záver

Ako také neexistujú žiadne rozdiely vo výkone pri pripájaní toho istého elektromotora do hviezdnej alebo trojuholníkovej schémy (jednoducho vyhorí, ak urobíte nesprávnu voľbu). Tiež neexistujú žiadne výhody a nevýhody žiadnej zo schém. Niektorí autori uvádzajú ako argument, že prúd vo „hviezde“ je menší. Ale s rovnakým výkonom dvoch rôznych motorov, z ktorých jeden je určený na pripojenie do "hviezdy" a druhý do "trojuholníka" do siete, napríklad 380V - prúd bude rovnaký. A jeden a ten istý motor sa nedá zapnúť „náhodne“ a „nie je jasné za čo“, keďže jednoducho vyhorí. Hlavná vec je vybrať možnosť, ktorá zodpovedá napätiu napájacej siete.

Dúfame, že teraz máte jasnejšie, v čom spočíva schéma hviezdy a trojuholníka elektromotor, aký je rozdiel v zapojení jednotlivých spôsobov a ako si vybrať okruh pre konkrétny prípad. Dúfame, že poskytnuté informácie boli pre vás užitočné a zaujímavé!

Súvisiace materiály:

• Aký je rozdiel medzi jednosmerným a striedavým prúdom
• Na čo slúži fáza, nula a uzemnenie?
• Schémy zapojenia pre trojfázový elektromer