В трехфазных цепях применяют два вида соединений генераторных обмоток – в звезду и треугольник (рис. 1).
При соединении в звезду все концы фазных обмоток соединяют в один узел, называемый нейтральной
или нулевой точкой
, и обозначают, как правило, буквой O.
При соединении в треугольник обмотки генератора соединяют так, чтобы начало одной соединялось с концом другой. ЭДС в катушках в этом случае обозначают соответственно E BA , E CB , E AC . Если генератор не подключен к нагрузке, то по его обмоткам не протекают токи, т.к. сумма ЭДС равна нулю.
Рис. 1
Соединение резисторов треугольником: а - расположение резисторов вдоль сторон, б - параллельное расположение резисторов
В звезду и треугольник включаются и сопротивления нагрузки так, как показано на рис. 2. Фазные сопротивления Z a, Z b, Z c, Z ab, Z bc, Z ca , соединенные в треугольник или в звезду, называют фазами нагрузки .
Рис. 2 Соединения нагрузки в звезду и треугольник
Существует пять видов соединения генераторов с нагрузкой : звезда – звезда с нулевым проводом, звезда – звезда без нейтрального провода, треугольник – треугольник, звезда – треугольник и треугольник – звезда (рис. 3).
Соединительные провода между началами фаз нагрузки и началами фаз генератора называют линейными проводами . Как правило, начала фаз генераторов обозначают заглавными буквами, а нагрузки – прописными. Провод, соединяющий нулевые точки генератора и нагрузки, называют нулевым или нейтральным проводом .
Направление токов в линейных проводах принято выбирать от генератора к нагрузке, а в нулевом – от нагрузки к генератору. На рис. 3 Uab(AB)
, Ubc(BC), Uca(CA)
, Ia, Ib, Ic
– линейные напряжения и токи. Ua(A)
, Ub(B), Uc(C)
, Iab, Ibc, Ica
– фазные напряжения и токи.
Линейные напряжения (напряжения между линейными проводами) – это разность соответствующих фазных напряжений Uab - Ua - Uc , Ubc = Ub - Uc, Uca = Uc - Ua
Линейные токи при принятых направлениях токов (рис. 3) определяются по Ia = Iab - Ica, Ib = Ibc - Iab, Ic = Ica - Ibc
Таким образом, фазные напряжения на генераторе – это напряжения, приложенные к обмоткам генератора U AO , U CO , U BO , а напряжения фаз нагрузки – это напряжения на соответствующих сопротивлениях UaO1, UbO1, UcO1 . Фазные токи – это токи, протекающие в фазах генератора или нагрузки. Следует отметить, что фазные и линейные напряжения в треугольнике равны, так же как фазные и линейные токи в звезде.
Асинхронные двигатели обладают многими преимуществами в работе. Это надёжность, большая мощность, хорошая производительность. Подключение электродвигателя звездой и треугольником обеспечивают его стабильную эксплуатацию.
В основе электромотора выделяют две основные части: крутящийся ротор и статичный статор. Оба имеют в структуре набор токопроводящих обмоток. Электрообмотки неподвижного элемента, расположены в пазах магнитного провода на расстоянии 120 градусов. Все окончания обмоток выводятся в электрораспределительный блок, там фиксируются. Контакты пронумерованы.
Подключения двигателей могут быть звездой, треугольником, а также всевозможные их переключения. Каждое соединение обладает своими преимуществами и недостатками. Двигатели, соединённые по схеме звезда, имеют плавную, мягкую работу, действие электродвигателя ограничено мощностью по сравнению с треугольником, так как её значение больше в полтора раза.
Объединение в одной общей точке: подключение звезда
Концы обмоток статора соединены вместе в одном пункте. Трехфазное напряжение поступает на начало обмоток. Значение пусковых токов при соединении треугольник более мощное. Соединение звезда означает сводку концов обмотки статора. Напряжение поступает на начала каждой обмотки.
Обмотки соединяются последовательно замкнутой ячейкой, образуют треугольное соединение. Ряды контактов с клеммами расположены параллельно по отношению друг к другу. Например, начало вывода 1 находится напротив конца 1. Питание сети подаётся на статорные обмотки, создавая вращения магнитного поля, приводящее к движению ротора. Крутящийся момент, возникающий после подключения трехфазного электродвигателя, является недостаточным для пуска. Увеличение вращающего элемента достигается при помощи использования дополнительного элемента. Например, трехфазного частотника, подключенного к асинхронному двигателю на рисунке ниже.
Чертеж подсоединения классического частотного преобразователя звездой
По данной схеме подсоединяются отечественные моторы 380 вольт.
Смешанный способ
Комбинированный тип подключения применим для электромоторов мощностью от 5 кВт. Схема звезда - треугольник используется при необходимости снизить пусковые токи агрегата. Принцип действия начинается со звезды, а после набора двигателем нужных оборотов, происходит автоматическое переключение на треугольник.
Наши читатели рекомендуют! Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют ‘Экономитель энергии Electricity Saving Box’. Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.
Данная схема не подходит устройствам с перегрузками, так как возникает слабый крутящийся момент, что может привести к поломке.
Принцип работы
Пуск питания происходит с помощью второго и релейного контакта. Затем на статоре срабатывает третий пускатель, тем самым размыкая цепь, образованную катушкой третьего элемента, в нем происходит замыкание. Далее первая обмотка статора начинает работать. Затем происходит замыкание в магнитном пускателе, срабатывает временное термореле, которое в третьей точке замыкает. Далее наблюдается замыкание контакта временного термореле в электроцепи второй обмотки статора. После отсоединения обмоток третьего элемента, происходит замыкание контактов в цепочке третьего элемента.
К началу обмоток проходит ток на три фазы. Он поступает через силовые контакты магнита первого элемента. Контакты третьего пускателя включают его, замыкают концы обмоток, которые соединяются звездой.
Затем включается реле времени первого пускателя, третий выключается, а второй включается. Контакты К2 замыкают, напряжение поступает на концы обмоток. Это и есть включение треугольником.
Различные производители изготавливают реле пуска, необходимое для запуска электродвигателя. Они отличаются внешне, по названию, но выполняют одинаковую функцию.
Обычно подключение к сети 220 происходит фазосдвигающим конденсатором. Питание поступает от любой электросети, вращает ротор с одинаковой частотой. Конечно, мощность от трёхфазной сети будет больше, чем от однофазной. Если трёхфазный двигатель работает от однофазной сети, теряется мощность.
Некоторые виды моторов не предназначены для работы от бытовой сети. Поэтому выбирая прибор для дома, предпочтение следует отдать двигателям с короткозамкнутыми роторами.
По номинальному питанию отечественные электродвигатели делятся на два типа: мощностью 220 - 127 вольт и 380 - 220 вольт. Первый тип электромоторов небольшой мощности применяется нечасто. Вторые устройства имеют широкое распространение.
При монтаже электродвигателя любой мощности действует определенный принцип: устройства с низкой мощностью подключается по схеме треугольник, а с высокой соединяются звездой. Электропитание 220 поступает на сводку треугольником, напряжение 380 идёт на соединение звездой. Это обеспечит долгую и качественную работу механизма.
Рекомендованная схема для подключения двигателя значится в техническом документе. Значок △ означает соединение в этой же форме. Буква Y указывает на рекомендуемую схему подключения звездой. Характеристики многочисленных элементов обозначены цветами, в связи с их маленькими габаритами. По цвету читается, например, номинал, сопротивление. Если стоят оба знака, то соединение возможно переключением △ и Y. Когда стоит одна определенная маркировка, например, Y, то доступное подключение будет только по схеме звезда.
Схема △ даёт мощность на выходе до 70 процентов, значение пусковых токов доходит до максимальной величины. А это может испортить двигатель. Данная схема является единственным вариантом для работы от российских электросетей зарубежных асинхронных двигателей с мощностью 400 - 690 вольт.
Поэтому выбирать правильное соединение или переключение, необходимо учитывая особенности электрической сети, силовой мощности электродвигателя. В каждом случае следует ознакомиться с техническими характеристиками мотора и оборудования, для которого он предназначен.
Так как они имеют высокую надежность - простота конструкции позволяет увеличить ресурс двигателя. С коллекторными моторами с точки зрения подключения к сети дела обстоят проще - не нужно никаких дополнительных устройств для запуска. Асинхронники нуждаются в батарее конденсаторов или частотном преобразователе, если нужно подключать к сети 220 В.
Как подключается мотор к трехфазной сети 380 В
В трехфазных асинхронных моторах имеются три одинаковых обмотки, они соединяются по определенной схеме. Существует всего две схемы соединения обмоток электрических моторов:
- Звезда.
- Треугольник.
При соединении обмоток по схеме «треугольник» можно добиться максимальной мощности. Но на этапе запуска возникают большие токи, для техники они представляют опасность.
Если подключать по схеме «звезда», то запуск двигателя будет плавным, так как токи низкие. Правда, при таком соединении добиться большой мощности не получится. Если обратить на эти моменты внимание, то станет ясно, почему электрические двигатели при включении в бытовую сеть 220 В соединяются только по схеме «звезда». Если выбрать схему «треугольник», то вероятность выхода из строя электродвигателя увеличивается.
В некоторых случаях, когда требуется добиться от привода большого показателя мощности, используют комбинированное подключение. Запуск производится при соединенных обмотках в «звезду», а после осуществляется переход на «треугольник».
Звезда и треугольник
Независимо от того, какую вы выберете 380 на 220 В, вам требуется знать особенности конструкции мотора. Обратите внимание на то, что:
- Имеются три статорных обмотки, у которых есть по два вывода - начало и конец. Они выводятся наружу в контактный короб. При помощи перемычек производится соединение выводов обмоток по схемам «звезда» или «треугольник».
- В сети 380 В есть три фазы, которые обозначаются буквами А, В и С.
Для того чтобы произвести соединение по схеме «звезда», нужно замкнуть вместе все начала обмоток.
А на концы подается питание 380 В. Это нужно знать и при подключении электродвигателя 380 на 220 Вольт. Чтобы соединить обмотки по схеме «треугольник», необходимо начало катушки замыкать с концом соседней. Получается, что вы соединяете все обмотки последовательно, образуется своеобразный треугольник, к вершинам которого подключается питание.
Переходная схема включения
Для того чтобы плавно запустить трехфазный электромотор и получить максимальную мощность, необходимо включать его по схеме «звезда». Как только ротор достигнет номинальной частоты вращения, производится коммутация и переход на включение по схеме «треугольник». Но у такой переходной схемы есть существенный недостаток - нельзя сделать реверс.
При использовании переходной схемы для применяется три магнитных пускателя:
- Первый производит соединение начальных концов обмоток статора и фаз питания.
- Второй пускатель необходим для соединения по схему «треугольник». С его помощью соединяются концы статорных обмоток.
- При помощи третьего пускателя производится соединение концов обмоток с питающей сетью.
При этом второй и третий пускатели нельзя вводить в работу одновременно, так как появится короткое замыкание. Следовательно, автоматический выключатель, установленный в щитке, произведет отключение питающей сети. Для предотвращения одновременного включения двух пускателей используется блокировка электрическим способом. При этом возможно включение только одного пускателя.
Как работает переходная схема
Особенность функционирования переходной схемы:
- Производится включение первого магнитного пускателя.
- Запускается реле времени, которое позволяет ввести в работу третий магнитный пускатель (производится запуск двигателя с обмотками, соединенными по схеме «звезда»).
- Спустя время, заданное в настройках реле, происходит отключение третьего и ввод в работу второго пускателя. При этом обмотки соединяются в схему «треугольник».
Для того чтобы прекратить работу, нужно разомкнуть силовые контакты первого пускателя.
Особенности подключения в однофазную сеть
При использовании добиться максимальной мощности не получится. Для того чтобы произвести подключение электродвигателя 380 на 220 с конденсатором, нужно придерживаться нескольких правил. И самое главное - это правильно подбирать емкость конденсаторов. Правда, при этом мощность мотора не будет превышать 50% от максимума.
Обратите внимание на то, что при включении электромотора в сеть 220 В даже при соединении обмоток по схеме «треугольник» не достигнут критического значения токи. Поэтому допускается использовать эту схему, даже более - она считается оптимальной при работе в этом режиме.
Схема включения в сеть 220 В
Если осуществляется питание от сети 380, то к каждой обмотке подключается отдельная фаза. Причем три фазы сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов. А вот в случае подключения к сети 220 В получается так, что фаза всего одна. Правда, в качестве второй выступает ноль. А вот при помощи конденсатора делается третья - производится сдвиг на 120 градусов относительно первых двух.
Обратите внимание на то, что двигатель, рассчитанный на подключение к сети 380 В, проще всего подключить к 220 В только при помощи конденсаторов. Существует еще два способа - при помощи частотного преобразователя или еще одного Но эти способы увеличивают либо стоимость всего привода, либо его габариты.
Рабочий и пусковой конденсаторы
При запуске электродвигателя с мощностью ниже 1,5 кВт (при условии, что на начальном этапе нет нагрузки на ротор), допускается использование только рабочего конденсатора. Подключение электродвигателя 380 к 220 без конденсатора запуска возможно только при таком условии. А если на ротор воздействует нагрузка и мощность двигателя более 1,5 кВт, необходимо использовать пусковой конденсатор, который нужно включать на несколько секунд.
Рабочий конденсатор подключается к нулевому выводу и к третьей вершине треугольника. Если необходимо сделать реверс ротора, то нужно просто вывод конденсатора соединить с фазой, а не с нулем. Пусковой конденсатор включается при помощи кнопки без фиксатора параллельно рабочему. Он участвует в работе до тех пор, пока не произойдет разгон электрического двигателя.
Чтобы подобрать рабочий конденсатор при включении обмоток по схеме «треугольник», нужно использовать такую формулу:
Пусковой конденсатор подбирается эмпирическим путем. Его емкость должна быть примерно в 2-3 раза больше, нежели у рабочего.
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.
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.
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).
Асинхронный двигатель питается от трехфазной сети переменного тока. Для работы может использоваться соединение треугольником и звездой. Для того чтобы все смогло стабильно работать, необходимо применять созданные для этого специальные перемычки, будь то соединение звездой или треугольником. Это наиболее удобные варианты для соединения и, соответственно, имеющие высокую степень надежности.
Отличия соединений
Для начала следует выяснить, в чем разница звезды и треугольника. Если подойти к подобному вопросу с точки зрения электротехники, то первый вариант дает возможность двигателю работать более плавно и мягко. Но есть один момент : двигатель не сможет выйти на полную мощность, которая представлена в характеристиках технического плана.
Соединение треугольником дает возможность двигателю в скором времени достичь максимальной мощности. Следовательно, на полную мощность применяется КПД устройства. Однако, есть серьезный недостаток, который заключается в больших пусковых токах.
Борьба с такими явлениями, как высокие показатели пусковых токов, состоит в подключении к схеме реостата пуска. Это дает возможность осуществить гораздо более плавный пуск двигателя и улучшить его рабочие характеристики.
Подключение звездой
Соединение звездой заключается в том, что концы всех 3 обмоток воссоединяются в общую точку под названием нейтраль. Если в наличии имеется нейтральный провод, то такая схема считается четырехпроводной, при его отсутствии - она трехпроводная.
Начало у выводов закрепляется к определенным фазам сети питания. Напряжение, которое приложено к этим фазам, равняется 380 вольтам или 660 вольтам. К основным плюсам такой схемы следует отнести:
- Безостановочная работа двигателя на протяжении длительного времени и с устойчивостью.
- Благодаря понижению мощности оборудования повышаются надежность и время эксплуатации для схемы звезда.
- Пуск привода электрического типа благодаря такому соединению обладает повышенной плавностью.
- Есть возможность для влияния на параметры кратковременной перегрузкой.
- При работе корпус у оборудования не станет доступен для перегрева.
Имеется оборудование с соединением обмоток внутри. Поскольку на колодку подобного оборудования ставят только три вывода, то прочие методы соединения не могут быть применимы. Такое исполнение не требует наличия квалифицированных специалистов.
Схема треугольником
Вместо схемы звезда можно использовать соединение треугольником, суть которого в соединении концов и начал обмоток последовательным образом. Конец у обмотки фазы С замыкает цепь и создает целый контур. За счет такой формы получающаяся схема будет более эргономичной.
На каждой из обмоток имеется линейное напряжение 220 или 380 вольт. Из основных достоинств схемы имеются :
- Мощность электрических двигателей достигает наивысшего значения.
- Применение соответствующего реостата для более плавного пуска.
- Значительно увеличенный момент вращения.
- Высокие показатели тяговых усилий.
Применяют треугольник в таких механизмах, где требуются весомые пусковые нагрузки и энергия для мощных механизмов. Значительный момент вращения достигается ростом показателей ЭДС самоиндукции. Вызвано такое явление большими токами протекания.
Комбинация из звезды и треугольника
Если конструкция сложного типа, то используют комбинированный метод звезды и треугольника. Использование подобного способа ведет к тому, что сильно возрастает мощность. Но в случае, когда двигатель не может подойти по техническим характеристикам, все будет перегреваться и сгорит.
Чтобы снизить линейное напряжение в обмотках статора, следует применить схему звезда. После снижения протекающего тока начнется увеличение частоты. Схема релейно-контактного типа помогает переключить треугольник на звезду.
Именно эта комбинация выдает наибольшую надежность и значительную продуктивность применяемого оборудования без опасений в плане выхода из строя. Эта схема эффективна для двигателей, где задействована облегченная схема пуска. Но при понижении пускового тока и неизменном моменте ее применять не стоит. Альтернативой служит фазный ротор с реостатом для пуска.
Ток во время пуска двигателя в 7 раз превосходит рабочий ток. Мощность в полтора раза выше
при соединении треугольником, пуск с высокой плавностью при этом получается с помощью проводов частотного типа.
Метод воссоединения звездой требует учета того момента, что нужно исправлять перекосы фаз, иначе есть риск выхода оборудования из строя.
Линейные и фазные напряжения при треугольнике равняются между собой. Если требуется включить двигатель в бытовую сеть, то нужен фазосдвигающего вида конденсатор. Таким образом, использование схемы треугольником или звездой зависит от конструкции двигателя и требований бытовой сети. Потому следует внимательно смотреть на показатели двигателя и необходимые параметры, которые требуется увеличить для более эффективной работы конструкции.