Двигатель звезда треугольник

Расчет мощности двигателя при схеме соединения звезда-треугольник

В этой статье я хотел бы рассказать как изменяется мощность двигателя при схеме соединения обмоток звезда – треугольник и наоборот.

В связи со спецификой своей работы я сталкиваюсь с ремонтов различных асинхронных двигателей и в большинстве случаев выход из строя двигателя происходит при неправильном переключении обмоток двигателя, так как люди не понимают, как изменяется мощность двигателя при переключении с треугольника на звезду и обратно, и как это может отразится на работоспособности самого двигателя.

Определение мощности при схеме соединения звезда

Известно [Л1. с. 34], что при соединении в звезду линейные токи Iл и фазные токи Iф равны между собой, при этом между фазным Uф и линейным напряжением Uл существует соотношение, где Uл = √3*Uф , в результате Uф = Uл/√3.

Исходя из этого, полная мощность определяется через линейные величины:

Определение мощности при схеме соединения треугольник

При схеме соединения в треугольник, фазные и линейные напряжения равны между собой Uл = Uф, при этом между токами существует соотношение: Iл = √3*Iф, в результате Iф = Iл/√3.

Исходя из этого, полная мощность определяется, как:

Для определения активной и реактивной мощности используются формулы:

Из-за того что формулы для схемы соединения звезды и треугольника имеют одинаковый вид, у мало опытных инженеров происходят недоразумения, будто вид соединения безразличен и ни на что не влияет.

Рассмотрим на примере, на сколько ошибочные данные утверждения. В данном примере будем рассматривать электродвигатель типа АИР90L2, который имеет две схемы подключения ∆/Y, технические характеристики двигателя:

  • коэффициент мощности cosφ = 0,84;
  • коэффициент полезного действия, η = 78,5%;

Определяем ток двигателя при напряжении 380 В и схеме соединения треугольник, мощность при таком соединении составляет 3 кВт:

Теперь соединим обмотки двигателя в звезду. В результате на фазную обмотку пришлось на 1,73 раза более низкое напряжение Uф = Uл/√3, соответственно и ток уменьшился в 1,73 раза, но так как при соединении в треугольник Uл = Uф, а линейный ток был в 1,73 раза больше фазного Iл = √3*Iф, то получается, что при соединении в звезду, мощность уменьшится в √3*√3 = 3 раза, соответственно и ток уменьшиться в 3 раза.

Из всего выше изложенного можно сделать, следующие выводы:

1. При переключении двигателя со звезды на треугольник, мощность двигателя увеличивается в 3 раза и наоборот. Использовать данные переключения, можно если схемы подключения двигателя позволяет выполнять переключения ∆/Y, в противном случае, двигатель может сгореть, когда Вы будете выполнять переключение со звезды на треугольник.

2. Как Вы уже поняли, используя схему переключения обмоток двигателя со звезды на треугольник, мы уменьшаем пусковые токи при пуске двигателя на пониженном напряжении, а затем его повышаем до номинального. Когда обмотки двигателя соединены в звезду, к каждой из них подводиться напряжение меньше номинального в 1,73 раза. В процессе пуска, двигатель увеличивает скорость вращения и ток снижается. В это время происходит переключение на треугольник.

Обращаю Ваше внимание, что двигатели, которые недогружены, работают с очень низким cosφ. Поэтому рекомендуется заменить недогруженный двигатель, на двигатель меньшей мощности. Если же у недогруженного двигателя, запас мощности велик, то cosφ можно поднять путем переключения обмоток с треугольника на звезду без риска перегреть двигатель.

Как мы видим ничего сложного нету в определении мощности при схеме звезда и треугольник.

1. Звезда и треугольник. Е.А. Каминский, 1961 г.

Источник: raschet.info

Звезда или треугольник. Оптимальное подключение асинхронного электродвигателя

Двигатели асинхронного типа имеют целый набор безусловных достоинств. Среди плюсов асинхронных двигателей в первую очередь хочется назвать высокую производительность и надежность их эксплуатации, совсем небольшую стоимость и неприхотливость ремонта и обслуживания двигателя, а также способность переносить достаточно высокие перегрузки механического типа. Все эти достоинства, которыми обладают асинхронные двигатели, обусловлена тем, что данный тип двигателей имеет очень простую конструкцию. Но, не смотря на большое число достоинств, асинхронным двигателям присущи и их определенные отрицательные моменты.

В практической работе принято использовать два основных способа подключения трёхфазных электродвигателей к электросети. Эти способы подключения носят названия: “подключение методом звезды” и “подключение методом треугольника”.

Когда выполняется соединение трёхфазного электродвигателя по типу подключения “звезда”, тогда соединение концов обмоток статора электродвигателя происходит в одной точке. При этом трехфазное напряжение подают на начала обмоток. Ниже, на рисунке 1, наглядно проиллюстрирована схема подключения асинхронного двигателя “звездой”.

Когда выполняется соединение трёхфазного электродвигателя по типу подключения “треугольник”, тогда обмотки статора электродвигателя присоединяются последовательно друг за другом. При этом начало последующей обмотки соединяется с концом предыдущей обмотки и так далее. Ниже, на рисунке 2, наглядно проиллюстрирована схема подключения асинхронного двигателя “треугольником”.

Если не вдаваться в теоретические и технические основы электротехники, то можно принять на веру тот факт, что работа тех электродвигателей, у которых обмотки подключены по схеме “звезда”, является более мягкой и плавной, чем у электродвигателей, обмотки которых соединены по схеме “треугольник”. Но тут же стоит обратить внимание на ту особенность, что электродвигатели, обмотки которых подключены по схеме “звезда”, не способны развить полную мощность, заявленную в паспортных характеристиках. В том случае, если соединение обмоток выполнено по схеме “треугольник”, то электродвигатель работает на максимальную мощность, которая заявлена в техническом паспорте, но при этом имеют место быть очень высокие значения пусковых токов. Если произвести сравнение по мощности, то электродвигатели, чьи обмотки будут соединены по схеме “треугольник”, способны выдавать мощность в полтора раза выше, чем те электродвигатели, обмотки которых подключены по схеме “звезда”.

Читайте также:  Измеритель напряжения в сети

Основываясь на всем вышеописанном, для того, чтобы снизить токи при запуске, целесообразно применять подключение обмоток по комбинированной схеме “треугольник-звезда”. Особенно такой тип подключения актуален для электродвигателей, обладающих большей мощностью. Таким образом, в связи с соединением по схеме “треугольник- звезда” изначально запуск выполняется по схеме «звезда», а после того, как электродвигатель «набрал обороты», выполняется переключение в автоматическом режиме по схеме «треугольник».

Схема управления электродвигателем представлена на рисунке 3.

Рис. 3 Схема управления

Еще один вариант схемы управления электродвигателем заключается в следующем (рис. 4).

Рис. 4 Схема управления двигателем

На контакт NC (нормально закрытый) реле времени K1, а также на контакт NC реле K2, в цепи катушки пускателя КЗ, подаётся напряжение питания.

После того, как произойдет включение пускателя КЗ, нормально закрытыми контактами КЗ расцепляются цепи катушки пускателя K2 (запрет случайного включения). Контакт КЗ в цепи питания катушки пускателя K1 замыкается.

Когда запускается магнитный пускатель K1, в цепи питания его катушки замыкаются контакты K1. Реле времени включается в то же самое время, контакт этого реле K1 в цепи катушки пускателя КЗ размыкается. А в цепи катушки пускателя K2 – замыкается.

При отключении обмотки пускателя КЗ, замкнётся контакт КЗ в цепи катушки пускателя K2. После того, как пускатель K2 включится, он размыкает своими контактами K2 цепь питания катушки пускателя КЗ.

Трёхфазное напряжение питания подаётся на начало каждой из обмоток W1, U1 и V1 с помощью силовых контактов пускателя K1. Когда срабатывает магнитный пускатель КЗ, тогда при помощи его контактов КЗ выполняется замыкание, посредством которого между собой соединяются концы каждой из обмоток электродвигателя W2, V2 и U2. Таким образом, выполняется подключение обмоток электродвигателя по схеме соединения “звезда”.

Реле времени, объединенное с магнитным пускателем K1, сработает спустя определенное время,. При этом происходит отключение магнитного пускателя КЗ и одновременное включение магнитного пускателя K2. Таким образом силовые контакты пускателя K2 замкнутся и напряжение питания будет подано на концы каждой из обмоток U2, W2 и V2 электродвигателя. Иными словами, электродвигатель включается по схеме подключения “треугольник”.

Для того, чтобы электродвигатель запустить по схеме соединения “треугольник-звезда”, различные изготовители производят специальные пусковые реле. Данные реле могут носить разнообразные названия, например, реле “старт-дельта” или “пусковое реле времени”, а также и некоторые другие. Но назначение всех этих реле заключается в одном и том же.

Типовая схема, выполненная с реле времени, предназначенном для запуска, то есть реле “треугольник-звезда”, для осуществления управления запуска трехфазного электродвигателя асинхронного типа представлена на рисунке 5.

Рис.5 Типовая схема с пусковым реле времени (реле “звезда/треугольник”) для управления запуском трехфазного асинхронного двигателя.

Итак, подытожим все вышеописанное. Для того, чтобы понизить пусковые токи осуществлять запуск электродвигателя требуется в определенной последовательности, а именно:

  1. сперва электродвигатель запускают на пониженных оборотах соединённым по схеме “звезда”;
  2. затем электродвигатель соединяют по схеме “треугольник”.

Первоначальный запуск по схеме “треугольник” создаст максимальный момент, а последующее соединение по схеме “звезда” (для которой в 2 раза меньше пусковой момент) с продолжением работы в номинальном режиме, когда двигатель «набрал обороты», произойдёт переключение на схему соединения “треугольник” в автоматическом режиме. Но не стоит забывать о том, какая нагрузка создается перед запуском на валу, так как вращающий момент при соединении по схеме “звезда” ослаблен. По этой причине маловероятно, что данный метод запуска будет приемлем для электродвигателей с высокой нагрузкой, так как они в таком случае могут потерять свою работоспособность.

Источник: www.ruaut.ru

Соединение обмоток электродвигателя «треугольником» и «звездой»

На сегодняшний день асинхронные электродвигатели большой мощности отличаются надежностью работы и высокой производительностью, удобством эксплуатации и обслуживания, а также приемлемой ценой. Конструкция этого типа двигателя позволяет выдерживать сильные механические перегрузки.

Как известно, из основ электротехники, основными частями любого двигателя являются статичный статор, и вращающейся внутри его ротор.

Оба эти элемента состоят из токопроводящих обмоток, при этом статорная обмотка находиться в пазах магнитопровода с соблюдением расстояния в 120 градусов. Начало и конец каждой обмотки выведены в электрическую распределительную коробку и установлены в два ряда.

При подаче напряжения от трехфазной электросети на обмотки статора создается магнитное поле. Именно оно заставляет ротор вращаться.

Как подключить электродвигатель правильно – знает опытный электрик.

Подключение асинхронного двигателя к электрической сети осуществляется только по следующим схемам: «звезда», «треугольник» и их комбинации.

Определение типа способа соединения

Выбор того или иного подсоединения зависит от:

  • надежности энергосети;
  • номинальной мощности;
  • технических характеристик самого двигателя.

Каждое соединение имеет свои плюсы и минусы в работе. В паспорте двигателя от завода-изготовителя, а также на металлическом лейбле на самом устройстве обязательно указана схема его подключения.

При соединении «Звезда» все концы статорных обмоток сходятся водной точке, а напряжение поступает на начало каждой из них. Подключение двигателя «звездой» гарантирует плавный, безопасный пуск агрегата, но на начальном этапе наблюдается значительная потеря нагрузки.

Читайте также:  Принцип работы узо в однофазной сети

Подключение «треугольником» подразумевает последовательное соединение обмоток в замкнутую структуру, т.е.начало первой фазы соединяют с концом второй и. т.д.

Такое соединение дает выходную мощность до 70% от номинальной, но в таком случае существенно возрастают пусковые токи, что может спровоцировать поломку электродвигателя.

Существует также комбинированное соединение «звезда-треугольник» (такой значок Y/Δ обязательно должен значиться на корпусе мотора). Представленная схема вызывает скачки тока в момент переключения, которые приводят к тому, что скорость вращения ротора быстро снижается, а потом постепенно входит в норму.

Комбинированные схемы актуальны для электромоторов мощностью свыше 5 кВт.

Зависимость выбора от напряжения

Сейчас в промышленности более применимы асинхронные трехфазные электродвигатели отечественного производства, рассчитанные на номинальное напряжение от сети220/380 В. (агрегаты на 127/220 В уже редко используются).

Схема подключения «треугольник»- единственно верная для подключения к российским энергосетям зарубежных электромоторов номинальным напряжением 400-690 В.

Подключение трехфазного двигателя любой мощности осуществляется по определенному правилу: агрегаты низкой мощности присоединяются по схеме «треугольник», а высокомощные – только «звездой».

Так электромотор прослужит долго и проработает без сбоев.

Способ «звезды» применяется при подключении трехфазных асинхронных двигателей номинальным напряжением 127/220 В к однофазным сетям.

Как снизить пусковые токи электродвигателя?

Явление значительного повышения пусковых токов при запуске высокомощных устройств, подсоединенных по схеме Δ, приводит в сетях с перегрузкой к кратковременному падению напряжения ниже допустимого значения. Все это объясняется особой конструкцией асинхронного электродвигателя, у которого ротор с большой массой обладает высокой инерционностью. Поэтому на начальном этапе работы мотор перегружается, особенно это актуально для роторов центробежных насосов, турбинных компрессоров, вентиляторов, станочного оборудования.

Чтобы снизить влияние всех этих электротехнических процессов, используют подключение электродвигателя «звездой» и «треугольником». Когда двигатель набирает обороты, ножи специального переключателя (пускателя с несколькими трехфазными контакторами) переводит обмотки статора со схемы Y на Δ.

Для реализации смены режимов кроме пускателя нужно специальное реле времени, благодаря которому происходит временная задержка 50-100 мс при переключении и защита от трехфазного короткого замыкания.

Сама процедура использования комбинированной схемы Y/ Δ эффективно помогает уменьшить пусковые токи мощных трехфазных агрегатов. Происходит это следующим образом:

При подаче напряжения 660 В по схеме «треугольник», каждая обмотка статора получает 380 В (√3 раза меньше), а, следовательно, по закону Ома, в 3 раза уменьшается сила тока. Поэтому при запуске в свою очередь в 3 раза снижается мощность.

Но такие переключения возможны только для моторов с номинальным напряжением 660/380 В при включении их в сеть с такими же значениями напряжения.

Опасно подключать электродвигатель с номинальным напряжением 380/220 В в сеть 660/380 В, его обмотки могут быстро перегореть.

И также помните, что вышеописанные переключения недопустимо применять для электромоторов, у которых на валу размещена нагрузка без инерции, к примеру, вес лебедки или сопротивление поршневого компрессора.

Для такого оборудования устанавливают специальные трехфазные электрические двигатели с фазным ротором, где реостаты уменьшают значение токов при пуске.

Чтобы изменить направление вращения электромотора, необходимо сменить местами две любые фазы сети при любом типе подключения.

Для этих целей при эксплуатации асинхронного электродвигателя применяют специальные электроаппараты ручного управления, к которым относятся реверсивные рубильники и пакетные переключатели или более модернизированные приборы дистанционного управления — реверсивные электромагнитные пускатели (рубильники).

Источник: electriktop.ru

Звезда-Треугольник

Переключение двигателя со звезды на треугольник применяют для защиты электрических цепей от перегрузок. В основном переключают со звезды на треугольник мощные трехфазные асинхронные двигатели от 30-50 кВт, и высокооборотные

3000 об/мин, иногда 1500 об/мин.

Известно, что в момент запуска электродвигателя его ток увеличивается до 7 раз. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором напоминает трансформатор с замкнутой накоротко вторичной обмоткой.

Если двигатель соединен в звезду то на каждую его обмотку подается напряжение 220 Вольт, а если двигатель соединен в треугольник, то на каждую его обмотку приходиться напряжение 380 Вольт. Здесь в действие вступает закон Ома «I=U/R» чем выше напряжение, тем выше ток, а сопротивление не изменяется.

Проще говоря, при подключении в треугольник (380) ток будет выше, чем при подключении в звезду(220).

Когда электродвигатель разгоняется и набирает полные обороты, картина полностью меняется. Дело в том что двигатель имеет мощность которая не зависит от того подключен он в звезду или на треугольник. Мощность двигателя зависит в большей степени от железа и сечения провода. Здесь действует другой закон электротехники «W=I*U»

Мощность равна сила тока, умноженная на напряжение, то есть чем выше напряжение, тем ниже ток. При подключении в треугольник(380), ток будет ниже, чем в звезду (220).

Прейдем к практике

В двигателе концы обмоток выведены на «клеммник» таким образом что в зависимости от того каким образом поставить перемычки получится подключение в звезду или в треугольник как это показано на рисунке. Такая схема обычно на рисована на крышке.

Для того чтобы производить переключения со звезды на треугольник, мы вместо перемычек будем использовать контакты магнитных пускателей.

Рассмотрим схему силовую часть, показана жирными линиями.

Читайте также:  Сопротивление пусковой и рабочей обмотки однофазного двигателя

Магнитный пускатель Р1 служит для включения и отключения двигателя. Контакты магнитного пускателя Р2 работают как перемычки для включения асинхронного двигателя в треугольник. Обратите внимания, провода от клеммника двигателя должны быть включены в таком же порядке, как и в самом двигателе, главное не перепутать. Повторю еще раз это самое главное в схеме КОНТАКТЫ Р2 ВЫПОЛНЯЮТ РОЛЬ ПЕРЕМЫЧЕК ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ В ТРЕУГОЛЬНИК.

Магнитный пускатель Р3 подключает перемычки для включения в звезду к одной половине клеммника, а к другой половине подается напряжение.

Рассмотрим схему управления, тонкими линиями.

При нажатии на кнопку «ПУСК» питание подается на магнитный пускатель Р1 он срабатывает и на него подается напряжение через блок контакт теперь кнопку можно отпустить. Далее напряжение подается на реле времени РТ, оно отсчитывает установленное время. Также напряжение через замкнутый контакт реле времени Р1 подается на магнитный пускатель Р3 и двигатель запускается в «звезду».

Через установленное время срабатывает реле времени РТ. Магнитный пускатель Р3 отключается. Напряжение через контакт реле времени подается на нормально-замкнутый (замкнутый в отключенном положении) блок контакт магнитного пускателя Р3, а от туда на катушку магнитного пускателя Р2. И электродвигатель включается в треугольник. Кстати на схеме не показано, но пускатель Р3 следует также подключать через нормально-замкнутый блок контакт пускателя Р2, для защиты от одновременного включения пускателей.

Магнитные пускатели Р2 и Р3 лучше взять сдвоенные с механической блокировкой одновременного включения.

Кнопкой «СТОП» схема отключается, последовательно с этой кнопкой можно подключит «концевики», «аварийники», и так далее.

Если в сети напряжение 220/380, то двигатель следует брать 380/660

Источник: www.elektroceh.ru

Разница схемы звезда и треугольник

Специфика трехфазных электрических сетей предусматривает два варианта подключения трехфазных нагрузок – звездой и треугольником. Это касается фазных обмоток в трехфазных электродвигателях, обмоток трансформаторов или нагревательных элементов электрических котлов. При этом для звезды начала всех обмоток соединяются с фазными проводами, а концы обмоток соединены в нулевую (нейтральную) точку. В случае соединения треугольником конец предыдущей обмотки соединяется с началом последующей, образуя равносторонний треугольник, а все 3 фазы подключаются к его вершинам (точкам соединения).

Однако геометрические схемные различия не единственное, что отличает звезду от треугольника. Рассматривая на примере активной нагрузки, представленной тремя ТЕНами, видим, что в случае соединения звездой при выходе из строя одного нагревателя, двое остальных, подключенных последовательно на линейное напряжение остаются работать, а вот при поломке сразу двух перестает работать и третий. Если все три ТЕНа подключены треугольником, то каждый из них работает от линейного напряжения (380 в) и нагреватель сохраняет работоспособность даже при выходе из строя двух элементов.

Схема подключения и мощность асинхронных электродвигателей

Иначе сказываются схемы подключения обмоток статора в асинхронных двигателях. Дело в том, что при подключении их звездой или треугольником мощность двигателя меняется в три раза. То есть в случае подключения трехфазных асинхронных электродвигателей предназначенных для работы в подключении звездой при 380 вольтах трехфазного напряжения, треугольником их мощность увеличивается втрое. При таком режиме двигатель просто сгорает, но если у двигателя, рассчитанного на работу при подключении треугольником в те же 380 В обмотки статора соединены звездой, то его мощность упадет в три раза.

Последнее свойство нашло широкое применение в схемах пуска электрического двигателя. При запуске электродвигателя величина пускового тока может до 10 раз превышать номинальные значения. Влияние пусковых нагрузок негативным образом сказывается на напряжении в сети и на работе подключенного к ней оборудования.

С целью снижения пусковых токов электродвигатель включается по схеме пуска звезда-треугольник, при которой до момента разгона он подключен звездой, а при достижении номинальных оборотов на валу переключается на схему треугольника. Для возможности реализации схемы переключения звезда-треугольник большинство мощных электродвигателей имеют отдельные выводы обмоток статора, сама коммутация обеспечивается применением контакторов.

Таким образом каждая из схем включения имеет свои достоинства. Для треугольника это достижение максимальной мощности, хотя требует строгого соблюдения эксплуатационных режимов, преимуществами соединения звездой можно назвать:

  • плавный пуск;
  • работу в номинальном режиме;
  • нормальную реакцию на кратковременные перегрузки;
  • оптимальные температурные режимы.

Схемы подключения обмоток генераторов

В отношении электрогенераторов схемы подключения обмоток тоже имеют свои отличия. Как и нагрузка, они также могут включаться по схеме звезды или треугольника, однако мощность генератора при этом остается неизменной. Изменения касаются выходного напряжения, так если обмотки генератора соединяют звездой, то выходное напряжение будет в √3 раз ниже, нежели при соединении треугольником, но поскольку мощность остается неизменной, то при увеличении напряжения значение тока падает на этот же множитель.

Смотрите также другие статьи :

Перекосом фазных напряжений в трехфазных электрических сетях называют несовпадение величин последних, вызванное, как правило, неравномерностью распределения нагрузок.

Если необходимо быстро определить, дифавтомат или УЗО перед вами, то необходимо обратить внимание на маркировку, на диф. автомате рядом с номинальным током стоит какая например буква С или В, что указывает на категорию расцепителя, если же стоит маркировка с указанием ампер (буква А), то это однозначно УЗО. Ниже на фото видно, в верхнем ряду установлены именно диф. автоматы, а в нижнем ряду УЗО.

Источник: cenerg.ru