Переключение звезда треугольник схема — Всё о электрике

Чем отличаются соединения звездой и треугольником

Питание асинхронного электродвигателя происходит от трехфазной сети с переменным напряжением. Такой двигатель, при простой схеме подключения, оснащен тремя обмотками, расположенными на статоре. Каждая обмотка имеет сдвиг друг относительно друга на угол 120 градусов. Сдвиг на такой угол предназначен для создания вращения магнитного поля.

Концы фазных обмоток электродвигателя выведены на специальную «колодку». Выполнено это с целью удобства соединения. В электротехнике используют основных 2 метода подключения асинхронных электродвигателей: методом соединения “треугольника” и метод “звезды”. При соединении концов применяют специально предназначенные для этого перемычки.

Различия между «звездой» и «треугольником»

Исходя из теории и практических знаний основ электротехники, способ подключения «звезда», позволяет электродвигателю работать плавнее и мягче. Но при этом данный способ не позволяет выйти двигателю на всю мощность, представленную в технических характеристиках.

Соединив фазные обмотки по схеме «треугольник», двигатель способен быстро выйти на максимальную рабочую мощность. Это позволяет использовать по полной КПД электродвигателя, согласно техпаспорта. Но у такой схемы соединения есть свой недостаток: большие пусковые токи. Для уменьшения значения токов применяют пусковой реостат, позволяя осуществить более плавный пуск двигателя.

Соединение «звездой» и его преимущества

Каждая из трех рабочих обмоток электродвигателя имеет два вывода – соответственно начало и конец. Концы всех трех обмоток соединяют в одну общую точку, так называемую нейтраль.

При наличии нейтрального провода в цепи схему называют 4-х проводной, в противном случае, она будет считаться 3-х проводной.

Начало выводов присоединяют к соответствующим фазам питающей сети. Приложенное напряжение на таких фазах составляет 380 В, реже 660 В.

Основные преимущества применения схемы «звезда»:

• Устойчивый и длительный режим безостановочной работы двигателя;
• Повышенная надежность и долговечность, за счет снижения мощности оборудования;
• Максимальная плавность пуска электрического привода;
• Возможность воздействия кратковременной перегрузки;
• В процессе эксплуатации корпус оборудования не перегревается.

Существует оборудование с внутренним соединением концов обмоток. На колодку такого оборудования будет выведено всего лишь три вывода, что не позволяет применить другие методы соединения. Выполненное в таком виде электрооборудование, для своего подключения не требует грамотных специалистов.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезда

Соединение «треугольником» и его преимущества

Принцип соединения «треугольник» заключается в последовательном соединении конца обмотки фазы А с началом обмотки фазы В.

И дальше по аналогии – конец одной обмотки с началом другой. В итоге конец обмотки фазы С замыкает электрическую цепь, создавая неразрывный контур. Данную схему можно назвать было кругом, если бы не структура монтирования. Форму треугольника предает эргономичное размещение соединения обмоток.

При соединении «треугольником» на каждой из обмоток, присутствует линейное напряжение равное 220В или 380В.

Основные преимущества применения схемы «треугольник»:

• Увеличение до максимального значения мощности электрооборудования;
• Использование пускового реостата;
• Повышенный вращающийся момент;
• Большие тяговые усилия.

Недостатки:

• Повышенный ток пуска;
• При длительной работе двигатель сильно греется.

Метод соединения обмоток двигателя «треугольником» широко используется при работе с мощными механизмами и наличия высоких пусковых нагрузок. Большой вращающий момент создается за счет увеличения показателей ЭДС самоиндукции, вызванных протекающими большими токами.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме треугольник

Тип соединения «звезда-треугольник»

В сложных механизмах, зачастую используется комбинированная схема «звезда-треугольник». При таком переключении резко вырастает мощность, и если двигатель по техническим характеристикам не предназначен для работы по методу «треугольника», то он перегреется и сгорит.

В этом случае напряжение на соединении каждой обмотки будет в 1,73 раза меньше, следовательно, будет меньше и протекающий в этот период ток. Дальше происходит увеличение частоты и продолжение снижения показания тока. Тогда применяя релейно-контактную схему, произойдет переключение со «звезды» на «треугольник».

В итоге, используя данную комбинацию, получим максимальную надежность и эффективную продуктивность используемого электрического оборудования, не боясь вывести ее из строя.

Переключение «звезда-треугольник» допустимо для электродвигателей с облегченным режимом пуска.

Этот метод неприменим, если необходимо понизить ток пуска и одновременно не снижать большой пусковой момент. В этом случае применяют двигатель с фазным ротором с пусковым реостатом.

Основные преимущества комбинации:

• Увеличение срока службы. Плавный пуск позволяет избежать неравномерности нагрузки на механическую часть установки;
• Возможность создания двух уровней мощности.

Запуск электродвигателя по схеме «звезда-треугольник» номиналом 30 кВт

Если Вы нашли ошибку на нашем сайте, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Запуск асинхронного электродвигателя по схеме «Звезда-треугольник» номиналом 30 кВт с использованием реле времени Finder 80.82

Практически любое производство в наши дни не обходится без мощного асинхронного электродвигателя. При запуске такого двигателя пусковой ток в 3-8 раз превышает значение номинального тока, необходимого для работы в нормально-устойчивом режиме.

Большой пусковой ток необходим для того, чтобы раскрутить ротор из состояния покоя. Для этого необходимо приложить гораздо больше усилий, чем для дальнейшего поддержания постоянного числа оборотов в заданный промежуток времени.

Значительные величины пусковых токов у асинхронных двигателей являются весьма нежелательным явлением, поскольку это может приводить к кратковременной нехватке энергии для другого подключенного к этой же сети оборудования (падению напряжения). Масса примеров такого влияния встречается как на производстве, так и в быту. Первое, что вспоминается — это «мигание» электрической лампочки при работе сварочного аппарата, но бывают случаи серьезнее: просадка напряжения может стать причиной бракованной партии товара на производстве, что ведет к большим финансовым и трудовым затратам. Большой пусковой ток также может вызвать ощутимые тепловые перегрузки обмотки электродвигателя, в результате чего происходит старение изоляции, ее повреждение и в конечном итоге может произойти сгорание двигателя.

Все это послужило мотивом для поиска решения по минимизации токов пуска. Одним из таких решений является метод запуска двигателя по схеме «звезда-треугольник». Для начала разберемся что же такое «звезда», а что — «треугольник», и чем они отличаются друг от друга. Звезда и треугольник являются самыми распространенными и применяемыми на практике схемами подключения трехфазных электродвигателей. При включении трехфазного электродвигателя «звездой» (см.

Рисунок 1) концы обмоток статора соединяются вместе, соединение происходит в одной точке, называемой нулевой точкой или нейтралью. Трехфазное напряжение подается на начало обмоток.

Рисунок 1 — Схема подключения «звезда»

При соединении обмоток статора «звездой», соотношение между линейным и фазным напряжениями выражается формулой:

где U_л — напряжение между двумя фазами, U_ф — напряжение между фазой и нейтральным проводом

Значения линейного и фазного токов совпадают, т. е. I_л = I_ф.

При включении трехфазного электродвигателя по схеме «треугольник» (см. Рисунок 2) обмотки статора электродвигателя соединяются последовательно. Таким образом, конец одной обмотки соединяется с началом следующей, напряжение в этом случае подается на точки соединения обмоток. При соединеии обмоток статора «треугольником» напряжение на фазе равно линейному напряжению между двумя проводами:

U_л = U_ф.
Рисунок 2 — Схема подключения «треугольник»

Однако ток в линии (сети) больше, чем ток в фазе, что описывается формулой:

где I_л — линейный ток, I_ф — фазный ток

Получается, что соединяя обмотки «звездой», мы уменьшаем линейный ток, чего изначально и добивались. Но есть и обратная сторона этой схемы: как мы видим из формулы, пусковой момент двигателя прямо пропорционален фазному напряжению:

где U — фазное напряжение обмотки статора, r₁ — активное сопротивление фазы обмотки статора, r₂ — приведенное значение активного сопротивления фазы обмотки ротора,
x₁ — индуктивное сопротивление фазы обмотки статора, x₂ — приведенное значение индуктивного сопротивления фазы обмотки неподвижного ротора,
m — количество фаз, p — число пар полюсов

Чтобы было нагляднее, давайте рассмотрим пример: предположим, что рабочей схемой обмотки асинхронного электродвигателя является «треугольник», а линейное напряжение питающей сети равно 380 В, сопротивление обмотки статора Z = 10 Ом. Если обмотки во время пуска подключены «звездой», то уменьшатся напряжение и ток в фазах:

Фазный ток равен линейному току и равен:

После того, как двигатель набрал необходимые обороты, т. е. разогнался, переключаем обмотки со «звезды» на «треугольник», в этом случае получаем совершенно другие значения тока и напряжения:

Соответственно, при пуске двигателя по схеме «звезда», фазное напряжение в √3 раз меньше линейного, а по схеме «треугольник» — они равны. Отсюда следует, что момент при пуске по схеме «звезда» в 3 раза меньше, а значит, запуская двигатель по этой схеме, мы не сможем добиться выхода двигателя на номинальную мощность. Решая одну проблему возникает вторая, не менее острая, чем повышенные пусковые токи. Но единое решение все-таки есть: необходимо скомбинировать схемы подключения двигателя так, чтобы при пуске мощного двигателя не было больших токов в сети, а после того, как двигатель выйдет на необходимые для его работы обороты, происходит переключение на схему «треугольник», что позволяет работать со 100% нагрузкой без каких-либо проблем.

С поставленной задачей прекрасно справляется реле времени Finder 80.82. При подаче питания на реле, мгновенно замыкается контакт, который отвечает за подключение по схеме «звезда». После заданного промежутка времени, на котором обороты двигателя достигают рабочей частоты, контакт схемы «звезда» размыкается и замыкается контакт, который отвечает за подключение по схеме «треугольник». Контакты останутся в таком положении до снятия питания с реле. Наглядная диаграмма работы данного реле представлена на Рисунке 3.

Рисунок 3 — Временная диаграмма реле времени 80.82

Рассмотрим более подробно реализацию данной схемы на практике. Она применима только для двигателей, у которых на шильдике указано «Δ/Y 380/660В». На Рисунке 4 представлена силовая часть схемы «звезда-треугольник», в которой используется три электромагнитных пускателя.

Рисунок 4 — Силовая часть схемы «звезда-треугольник»

Как было описано ранее, для управления переключением со схемы «звезда» на схему «треугольник» необходимо воспользоваться реле Finder 80.82. На Рисунке 5 представлена схема управления с помощью данного реле.

Рисунок 5 — Управление схемой «звезда-треугольник»

Разберем алгоритм работы данной схемы:

После нажатия кнопки S1.1, запитывается катушка пускателя КМ1, в результате чего, замыкаются силовые контакты КМ1 и при помощи дополнительного контакта КМ1.1 реализуется самоподхват пускателя. Одновременно подается напряжение на реле времени U1. Замыкаются контакты реле времени 17-18 и включается пускатель КМ2. Таким образом, происходит запуск двигателя по схеме «звезда». По истечении времени Т (см. Рисунок 3), контакт реле времени 17-18 мгновенно разомкнется, пройдет задержка времени Tu, и замкнется контакт 17-28. Вследствие чего, сработает пускатель КМ3, который осуществляет переключение на схему «треугольник». Нормально замкнутые контакты пускателей КМ2.2 и КМ3.2 используется для предотвращения одновременного включения пускателей КМ2 и КМ3. Чтобы защитить двигатель от перегрузки, в силовой цепи установлено тепловое реле КК1. В случае перегрузки, тепловое реле разомкнет силовую цепь и цепь управления через контакт КК1.1. Остановка двигателя происходит при нажатии кнопки S1.2, которая разрывает цепь самоподхвата и обесточит катушку пускателя КМ1.

Обобщая написанное, можно сделать вывод, что для облегчения пуска мощного электродвигателя, рекомендуется изначально запускать его по схеме «звезда», что позволяет значительно снизить пусковые токи, уменьшить просадку напряжения в сети, но не позволяет двигателю выйти на номинальный режим работы. Для выхода двигателя на номинальный режим необходимо осуществить переключение обмоток статора на схему «треугольник». Схема переключения обмоток со «звезды» в «треугольник» реализована с помощью реле времени Finder 80.82, в котором устанавливается время разгона электродвигателя.

Список используемой литературы:
1. ГОСТ 11828-86 «Определение вращающих моментов и пусковых токов».
2. Вешеневский С. Н. Характеристики двигателей в электроприводе. // Издание 6-е, исправленное — Москва, Издательство «Энергия», 1977
3. Войнаровский П. Д. Электродвигатели // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: в 86 т. (82 т. и 4 доп.) — СПб., 1890—1907

Пуск электродвигателя способом звезда, треугольник

Пуск короткозамкнутого электродвигателя с переключением со звезды в треугольник применяют для снижения пускового тока. Пусковой ток при запуске может превышать рабочий ток электродвигателя в 5-7 раз. У двигателей большой мощности пусковой ток бывает настолько велик, что может вызвать перегорание различных предохранителей, отключение автоматического выключателя и привести к значительному снижению напряжения. Уменьшение напряжения снижает накал ламп, уменьшает вращающий момент электродвигателей, может вызвать отключение контакторов и магнитных пускателей. Поэтому многие стремятся уменьшить пусковой ток. Это достигается несколькими способами, но все они в итоге сводятся к понижению напряжения в цепи статора электродвигателя на период пуска . Для этого в цепь статора на период пуска вводят реостат, дроссель, автотрансформатор, либо переключают обмотку со звезды в треугольник.

Действительно, перед пуском и в первый период пуска обмотки соединены в звезду, поэтому к каждой из них подводится напряжение, в 1,73 раза меньшее номинального, и, следовательно, ток будет значительно меньше, чем при включении обмоток на полное напряжение сети. В процессе пуска электродвигатель увеличивает частоту вращения и ток снижается. После этого обмотки переключают в треугольник.

Схема управления

Подключение оперативного напряжения, через контакт реле времени К1 и контакт К2, в цепи катушки контактора К3. Включение контактора К3, размыкает контакт К3 в цепи катушки контактора К2 (блокировка ошибочного включения), замыкается контакт К3, в цепи катушки контактора К1 совмещенного с пневматическим реле времени.

Включение контактора К1, замыкает контакт К1 в цепи катушки контактора К1 (самоподпитка), одновременно включается пневматическое реле времени, которое размыкает через определенное время свой контакт К1 в цепи катушки контактора К3, а также замыкает свой контакт К1 в цепи катушки контактора К2. Отключение контактора К3, замыкается контакт К3 в цепи катушки контактора К2. Включение контактора К2, размыкает контакт К2 в цепи катушки контактора К3 (блокировка ошибочного включения).

Схема питания

На начала обмоток U1, V1 и W1 через силовые контакты магнитного пускателя К1 подаётся трехфазное напряжение. При срабатывании магнитного пускателя К3 с помощью его контактов К3, происходит замыкание, соединяя концы обмоток U2, V2 и W2 между собой обмотки двигателя соединены звездой.

Через некоторое время срабатывает реле времени, совмещённое с пускателем К1, отключая пускатель К3 и одновременно включая К2, замыкаются силовые контакты К2 и происходит подача напряжение на концы обмоток электродвигателя U2, V2 и W2. Таким образом электродвигатель включается по схеме треугольник.

Предупреждения

1. Переключение со звезды в треугольник допустимо лишь для двигателей с легким режимом пуска, так как при соединении в звезду пусковой момент примерно вдвое меньше момента, который был бы при прямом пуске. Значит, этот способ снижения пускового тока не всегда пригоден, и если нужно снизить пусковой ток и одновременно добиться большого пускового момента, то берут электродвигатель с фазным ротором, а в цепь ротора вводят пусковой реостат.
2. Переключать со звезды в треугольник можно только те электродвигатели, которые предназначены для работы при соединении в треугольник, т. е. имеющие обмотки, рассчитанные на линейное напряжение сети.

Переключение с треугольника в звезду

Известно, что недогруженные электродвигатели работают с очень низким коэффициентом мощности cos§. Поэтому рекомендуется недогруженные электродвигатели заменять менее мощными. Если, однако, выполнить замену нельзя, а запас мощности велик, то не исключено повышение cos? переключением с треугольника в звезду. Нужно при этом измерить ток в цепи статора и убедиться в том, что он при соединении в звезду не превышает при нагрузке номинального тока, в противном случае электродвигатель перегреется.

{SOURCE}

Пуск трехфазного асинхронного двигателя по схеме переключение «звезда – треугольник» ~ Электропривод

С помощью снижения пускового момента и ограничения пускового тока используют метод пуска асинхронного двигателя переключение «звезда – треугольник». В первый момент пуска, напряжение к статорным обмоткам подключается по схеме «звезда» (Y). Как только двигатель разгоняется, его питание включается по схеме «треугольник» (∆).

 

Преимущества

Некоторые трехфазные двигатели на низкое напряжение с мощностью выше 5 кВт рассчитывают на напряжение 400 В при включении по схеме «треугольник» (∆) или на 690 В при включении по схеме «звезда» (Y). Такая схема включения дает возможность производить пуск двигателя при меньшем напряжении. При пуске двигателя по схеме «звезда – треугольник» удается уменьшить пусковой ток, до 1/3 от тока прямого пуска от сети. Пуск по схеме «звезда – треугольник» особенно подходит для механизмов с большими маховыми массами, когда нагрузка набрасывается уже после разгона двигателя до номинальной скорости.

Недостатки пуска асинхронного двигателя переключением «звезда – треугольник»

При пуске двигателя переключением «звезда – треугольник» происходит также снижение пускового момента, приблизительно на 33%. Данный метод можно использовать только для трехфазных асинхронных двигателей, которые имеют возможность подключения по схеме «треугольник». В таком варианте существует опасность переключения на «треугольник» при слишком низкой частоте вращения, что вызовет рост тока до такого же уровня, что и ток при «прямом» пуске DOL.

Во время переключения со «звезды» на «треугольник» асинхронный электродвигатель может быстро снизить скорость вращения, для увеличения которой также потребуется резкое увеличение тока. На рисунке показана схема запуска двигателя с помощью пускателей KM1, KM2, KM3. Пускатель KM1,КМ2 включает электродвигатель по схеме «звезда». Через время, отведенное на запуск и выход двигателя на 50% номинальной скорости, отключается пускатель КМ2 и включается КМ3, переключая двигатель на «треугольник».

Пусковой момент и ток при пуске переключением «звезда – треугольник» значительно ниже, чем при прямом пуске.

Сравнение способа прямого пуска DOL и пуска с переключением «звезда – треугольник»

В данных диаграммах показаны пусковые токи для насоса, с трехфазным асинхронным двигателем мощностью 7,5 кВт методом прямого пуска (DOL) и пуска переключением «звезда – треугольник», соответственно. На рисунке видно, что способ прямого пуска DOL отличается большими пусковыми токами, но который через некоторое время уменьшается и становится постоянным.

Способ пуска переключением «звезда – треугольник» отличается меньшими низким пусковыми токами. Однако, в момент запуска при переходе от «звезды» к «треугольнику» происходят скачки токов. Во время пуска по схеме «звезда», через (t = 0,3 с), величина тока снижается. Однако, во время переключения со «звезды» на «треугольнику», через время t = 1,7 с, величина тока достигает уровня пускового тока при прямом пуске. Более того, скачок тока может стать ещё больше, так как во время переключения на двигатель не подаётся напряжение и двигатель теряет скорость перед подачей полного напряжения.

 

Схема переключения звезда треугольник асинхронного двигателя

Пуск электродвигателя способом звезда, треугольник

Пуск короткозамкнутого электродвигателя с переключением со звезды в треугольник применяют для снижения пускового тока. Пусковой ток при запуске может превышать рабочий ток электродвигателя в 5-7 раз. У двигателей большой мощности пусковой ток бывает настолько велик, что может вызвать перегорание различных предохранителей, отключение автоматического выключателя и привести к значительному снижению напряжения. Уменьшение напряжения снижает накал ламп, уменьшает вращающий момент электродвигателей, может вызвать отключение контакторов и магнитных пускателей. Поэтому многие стремятся уменьшить пусковой ток. Это достигается несколькими способами, но все они в итоге сводятся к понижению напряжения в цепи статора электродвигателя на период пуска . Для этого в цепь статора на период пуска вводят реостат, дроссель, автотрансформатор, либо переключают обмотку со звезды в треугольник.

Действительно, перед пуском и в первый период пуска обмотки соединены в звезду, поэтому к каждой из них подводится напряжение, в 1,73 раза меньшее номинального, и, следовательно, ток будет значительно меньше, чем при включении обмоток на полное напряжение сети. В процессе пуска электродвигатель увеличивает частоту вращения и ток снижается. После этого обмотки переключают в треугольник.

Схема управления

Подключение оперативного напряжения, через контакт реле времени К1 и контакт К2, в цепи катушки контактора К3. Включение контактора К3, размыкает контакт К3 в цепи катушки контактора К2 (блокировка ошибочного включения), замыкается контакт К3, в цепи катушки контактора К1 совмещенного с пневматическим реле времени.

Включение контактора К1, замыкает контакт К1 в цепи катушки контактора К1 (самоподпитка), одновременно включается пневматическое реле времени, которое размыкает через определенное время свой контакт К1 в цепи катушки контактора К3, а также замыкает свой контакт К1 в цепи катушки контактора К2. Отключение контактора К3, замыкается контакт К3 в цепи катушки контактора К2. Включение контактора К2, размыкает контакт К2 в цепи катушки контактора К3 (блокировка ошибочного включения).

Схема питания

На начала обмоток U1, V1 и W1 через силовые контакты магнитного пускателя К1 подаётся трехфазное напряжение. При срабатывании магнитного пускателя К3 с помощью его контактов К3, происходит замыкание, соединяя концы обмоток U2, V2 и W2 между собой обмотки двигателя соединены звездой.

Через некоторое время срабатывает реле времени, совмещённое с пускателем К1, отключая пускатель К3 и одновременно включая К2, замыкаются силовые контакты К2 и происходит подача напряжение на концы обмоток электродвигателя U2, V2 и W2. Таким образом электродвигатель включается по схеме треугольник.

Предупреждения

1. Переключение со звезды в треугольник допустимо лишь для двигателей с легким режимом пуска, так как при соединении в звезду пусковой момент примерно вдвое меньше момента, который был бы при прямом пуске. Значит, этот способ снижения пускового тока не всегда пригоден, и если нужно снизить пусковой ток и одновременно добиться большого пускового момента, то берут электродвигатель с фазным ротором, а в цепь ротора вводят пусковой реостат.
2. Переключать со звезды в треугольник можно только те электродвигатели, которые предназначены для работы при соединении в треугольник, т. е. имеющие обмотки, рассчитанные на линейное напряжение сети.

Переключение с треугольника в звезду

Известно, что недогруженные электродвигатели работают с очень низким коэффициентом мощности cos§. Поэтому рекомендуется недогруженные электродвигатели заменять менее мощными. Если, однако, выполнить замену нельзя, а запас мощности велик, то не исключено повышение cos? переключением с треугольника в звезду. Нужно при этом измерить ток в цепи статора и убедиться в том, что он при соединении в звезду не превышает при нагрузке номинального тока, в противном случае электродвигатель перегреется.

Запуск электродвигателя по схеме «звезда-треугольник» номиналом 30 кВт

Если Вы нашли ошибку на нашем сайте, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Запуск асинхронного электродвигателя по схеме «Звезда-треугольник» номиналом 30 кВт с использованием реле времени Finder 80.82

Практически любое производство в наши дни не обходится без мощного асинхронного электродвигателя. При запуске такого двигателя пусковой ток в 3-8 раз превышает значение номинального тока, необходимого для работы в нормально-устойчивом режиме.

Большой пусковой ток необходим для того, чтобы раскрутить ротор из состояния покоя. Для этого необходимо приложить гораздо больше усилий, чем для дальнейшего поддержания постоянного числа оборотов в заданный промежуток времени.

Значительные величины пусковых токов у асинхронных двигателей являются весьма нежелательным явлением, поскольку это может приводить к кратковременной нехватке энергии для другого подключенного к этой же сети оборудования (падению напряжения). Масса примеров такого влияния встречается как на производстве, так и в быту. Первое, что вспоминается — это «мигание» электрической лампочки при работе сварочного аппарата, но бывают случаи серьезнее: просадка напряжения может стать причиной бракованной партии товара на производстве, что ведет к большим финансовым и трудовым затратам. Большой пусковой ток также может вызвать ощутимые тепловые перегрузки обмотки электродвигателя, в результате чего происходит старение изоляции, ее повреждение и в конечном итоге может произойти сгорание двигателя.

Все это послужило мотивом для поиска решения по минимизации токов пуска. Одним из таких решений является метод запуска двигателя по схеме «звезда-треугольник». Для начала разберемся что же такое «звезда», а что — «треугольник», и чем они отличаются друг от друга. Звезда и треугольник являются самыми распространенными и применяемыми на практике схемами подключения трехфазных электродвигателей. При включении трехфазного электродвигателя «звездой» (см. Рисунок 1) концы обмоток статора соединяются вместе, соединение происходит в одной точке, называемой нулевой точкой или нейтралью. Трехфазное напряжение подается на начало обмоток.

Рисунок 1 — Схема подключения «звезда»

При соединении обмоток статора «звездой», соотношение между линейным и фазным напряжениями выражается формулой:

где U_л — напряжение между двумя фазами, U_ф — напряжение между фазой и нейтральным проводом

Значения линейного и фазного токов совпадают, т. е. I_л = I_ф.

При включении трехфазного электродвигателя по схеме «треугольник» (см. Рисунок 2) обмотки статора электродвигателя соединяются последовательно. Таким образом, конец одной обмотки соединяется с началом следующей, напряжение в этом случае подается на точки соединения обмоток. При соединеии обмоток статора «треугольником» напряжение на фазе равно линейному напряжению между двумя проводами: U_л = U_ф.
Рисунок 2 — Схема подключения «треугольник»

Однако ток в линии (сети) больше, чем ток в фазе, что описывается формулой:

где I_л — линейный ток, I_ф — фазный ток

Получается, что соединяя обмотки «звездой», мы уменьшаем линейный ток, чего изначально и добивались. Но есть и обратная сторона этой схемы: как мы видим из формулы, пусковой момент двигателя прямо пропорционален фазному напряжению:

где U — фазное напряжение обмотки статора, r₁ — активное сопротивление фазы обмотки статора, r₂ — приведенное значение активного сопротивления фазы обмотки ротора,
x₁ — индуктивное сопротивление фазы обмотки статора, x₂ — приведенное значение индуктивного сопротивления фазы обмотки неподвижного ротора,
m — количество фаз, p — число пар полюсов

Чтобы было нагляднее, давайте рассмотрим пример: предположим, что рабочей схемой обмотки асинхронного электродвигателя является «треугольник», а линейное напряжение питающей сети равно 380 В, сопротивление обмотки статора Z = 10 Ом. Если обмотки во время пуска подключены «звездой», то уменьшатся напряжение и ток в фазах:

Фазный ток равен линейному току и равен:

После того, как двигатель набрал необходимые обороты, т. е. разогнался, переключаем обмотки со «звезды» на «треугольник», в этом случае получаем совершенно другие значения тока и напряжения:

Соответственно, при пуске двигателя по схеме «звезда», фазное напряжение в √3 раз меньше линейного, а по схеме «треугольник» — они равны. Отсюда следует, что момент при пуске по схеме «звезда» в 3 раза меньше, а значит, запуская двигатель по этой схеме, мы не сможем добиться выхода двигателя на номинальную мощность. Решая одну проблему возникает вторая, не менее острая, чем повышенные пусковые токи. Но единое решение все-таки есть: необходимо скомбинировать схемы подключения двигателя так, чтобы при пуске мощного двигателя не было больших токов в сети, а после того, как двигатель выйдет на необходимые для его работы обороты, происходит переключение на схему «треугольник», что позволяет работать со 100% нагрузкой без каких-либо проблем.

С поставленной задачей прекрасно справляется реле времени Finder 80.82. При подаче питания на реле, мгновенно замыкается контакт, который отвечает за подключение по схеме «звезда». После заданного промежутка времени, на котором обороты двигателя достигают рабочей частоты, контакт схемы «звезда» размыкается и замыкается контакт, который отвечает за подключение по схеме «треугольник». Контакты останутся в таком положении до снятия питания с реле. Наглядная диаграмма работы данного реле представлена на Рисунке 3.

Рисунок 3 — Временная диаграмма реле времени 80.82

Рассмотрим более подробно реализацию данной схемы на практике. Она применима только для двигателей, у которых на шильдике указано «Δ/Y 380/660В». На Рисунке 4 представлена силовая часть схемы «звезда-треугольник», в которой используется три электромагнитных пускателя.

Рисунок 4 — Силовая часть схемы «звезда-треугольник»

Как было описано ранее, для управления переключением со схемы «звезда» на схему «треугольник» необходимо воспользоваться реле Finder 80.82. На Рисунке 5 представлена схема управления с помощью данного реле.

Рисунок 5 — Управление схемой «звезда-треугольник»

Разберем алгоритм работы данной схемы:

После нажатия кнопки S1.1, запитывается катушка пускателя КМ1, в результате чего, замыкаются силовые контакты КМ1 и при помощи дополнительного контакта КМ1.1 реализуется самоподхват пускателя. Одновременно подается напряжение на реле времени U1. Замыкаются контакты реле времени 17-18 и включается пускатель КМ2. Таким образом, происходит запуск двигателя по схеме «звезда». По истечении времени Т (см. Рисунок 3), контакт реле времени 17-18 мгновенно разомкнется, пройдет задержка времени Tu, и замкнется контакт 17-28. Вследствие чего, сработает пускатель КМ3, который осуществляет переключение на схему «треугольник». Нормально замкнутые контакты пускателей КМ2.2 и КМ3.2 используется для предотвращения одновременного включения пускателей КМ2 и КМ3. Чтобы защитить двигатель от перегрузки, в силовой цепи установлено тепловое реле КК1. В случае перегрузки, тепловое реле разомкнет силовую цепь и цепь управления через контакт КК1.1. Остановка двигателя происходит при нажатии кнопки S1.2, которая разрывает цепь самоподхвата и обесточит катушку пускателя КМ1.

Обобщая написанное, можно сделать вывод, что для облегчения пуска мощного электродвигателя, рекомендуется изначально запускать его по схеме «звезда», что позволяет значительно снизить пусковые токи, уменьшить просадку напряжения в сети, но не позволяет двигателю выйти на номинальный режим работы. Для выхода двигателя на номинальный режим необходимо осуществить переключение обмоток статора на схему «треугольник». Схема переключения обмоток со «звезды» в «треугольник» реализована с помощью реле времени Finder 80.82, в котором устанавливается время разгона электродвигателя.

Список используемой литературы:
1. ГОСТ 11828-86 «Определение вращающих моментов и пусковых токов».
2. Вешеневский С. Н. Характеристики двигателей в электроприводе. // Издание 6-е, исправленное — Москва, Издательство «Энергия», 1977
3. Войнаровский П. Д. Электродвигатели // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: в 86 т. (82 т. и 4 доп.) — СПб., 1890—1907

Запуск электродвигателя по схеме «звезда-треугольник»

Практически любое производство в наши дни не обходится без мощного асинхронного электродвигателя. При запуске такого двигателя пусковой ток в 3-8 раз превышает значение номинального тока, необходимого для работы в нормально-устойчивом режиме.

Большой пусковой ток необходим для того, чтобы раскрутить ротор из состояния покоя. Для этого необходимо приложить гораздо больше усилий, чем для дальнейшего поддержания постоянного числа оборотов в заданный промежуток времени. Значительные величины пусковых токов у асинхронных двигателей являются весьма нежелательным явлением, поскольку это может приводить к кратковременной нехватке энергии для другого подключенного к этой же сети оборудования (падению напряжения). Масса примеров такого влияния встречается как на производстве, так и в быту. Первое, что вспоминается — это «мигание» электрической лампочки при работе сварочного аппарата, но бывают случаи серьезнее: просадка напряжения может стать причиной бракованной партии товара на производстве, что ведет к большим финансовым и трудовым затратам. Большой пусковой ток также может вызвать ощутимые тепловые перегрузки обмотки электродвигателя, в результате чего происходит старение изоляции, ее повреждение и в конечном итоге может произойти сгорание двигателя.

Все это послужило мотивом для поиска решения по минимизации токов пуска. Одним из таких решений является метод запуска двигателя по схеме «звезда-треугольник». Для начала разберемся что же такое «звезда», а что — «треугольник», и чем они отличаются друг от друга. Звезда и треугольник являются самыми распространенными и применяемыми на практике схемами подключения трехфазных электродвигателей. При включении трехфазного электродвигателя «звездой» (см. Рисунок 1) концы обмоток статора соединяются вместе, соединение происходит в одной точке, называемой нулевой точкой или нейтралью. Трехфазное напряжение подается на начало обмоток.

Рисунок 1 — Схема подключения «звезда»

При соединении обмоток статора «звездой», соотношение между линейным и фазным напряжениями выражается формулой:

где U_л — напряжение между двумя фазами, U_ф — напряжение между фазой и нейтральным проводом

Значения линейного и фазного токов совпадают, т. е. I_л = I_ф.

При включении трехфазного электродвигателя по схеме «треугольник» (см. Рисунок 2) обмотки статора электродвигателя соединяются последовательно. Таким образом, конец одной обмотки соединяется с началом следующей, напряжение в этом случае подается на точки соединения обмоток. При соединеии обмоток статора «треугольником» напряжение на фазе равно линейному напряжению между двумя проводами: U_л = U_ф.

Рисунок 2 — Схема подключения «треугольник»

Однако ток в линии (сети) больше, чем ток в фазе, что описывается формулой:

Получается, что соединяя обмотки «звездой», мы уменьшаем линейный ток, чего изначально и добивались. Но есть и обратная сторона этой схемы: как мы видим из формулы, пусковой момент двигателя прямо пропорционален фазному напряжению:

где U — фазное напряжение обмотки статора, r₁ — активное сопротивление фазы обмотки статора, r₂ — приведенное значение активного сопротивления фазы обмотки ротора,

x₁ — индуктивное сопротивление фазы обмотки статора, x₂ — приведенное значение индуктивного сопротивления фазы обмотки неподвижного ротора,

m — количество фаз, p — число пар полюсов

Чтобы было нагляднее, давайте рассмотрим пример: предположим, что рабочей схемой обмотки асинхронного электродвигателя является «треугольник», а линейное напряжение питающей сети равно 380 В, сопротивление обмотки статора Z = 10 Ом. Если обмотки во время пуска подключены «звездой», то уменьшатся напряжение и ток в фазах:

Фазный ток равен линейному току и равен:

После того, как двигатель набрал необходимые обороты, т. е. разогнался, переключаем обмотки со «звезды» на «треугольник», в этом случае получаем совершенно другие значения тока и напряжения:

Соответственно, при пуске двигателя по схеме «звезда», фазное напряжение в √3 раз меньше линейного, а по схеме «треугольник» — они равны. Отсюда следует, что момент при пуске по схеме «звезда» в 3 раза меньше, а значит, запуская двигатель по этой схеме, мы не сможем добиться выхода двигателя на номинальную мощность. Решая одну проблему возникает вторая, не менее острая, чем повышенные пусковые токи. Но единое решение все-таки есть: необходимо скомбинировать схемы подключения двигателя так, чтобы при пуске мощного двигателя не было больших токов в сети, а после того, как двигатель выйдет на необходимые для его работы обороты, происходит переключение на схему «треугольник», что позволяет работать со 100% нагрузкой без каких-либо проблем.

С поставленной задачей прекрасно справляется реле времени Finder 80.82. При подаче питания на реле, мгновенно замыкается контакт, который отвечает за подключение по схеме «звезда». После заданного промежутка времени, на котором обороты двигателя достигают рабочей частоты, контакт схемы «звезда» размыкается и замыкается контакт, который отвечает за подключение по схеме «треугольник». Контакты останутся в таком положении до снятия питания с реле. Наглядная диаграмма работы данного реле представлена на Рисунке 3.

Рисунок 3 — Временная диаграмма реле времени 80.82

Рассмотрим более подробно реализацию данной схемы на практике. Она применима только для двигателей, у которых на шильдике указано «Δ/Y 380/660В». На Рисунке 4 представлена силовая часть схемы «звезда-треугольник», в которой используется три электромагнитных пускателя.

Рисунок 4 — Силовая часть схемы «звезда-треугольник»

Как было описано ранее, для управления переключением со схемы «звезда» на схему «треугольник» необходимо воспользоваться реле Finder 80.82. На Рисунке 5 представлена схема управления с помощью данного реле.

Рисунок 5 — Управление схемой «звезда-треугольник»

Разберем алгоритм работы данной схемы:

После нажатия кнопки S1.1, запитывается катушка пускателя КМ1, в результате чего, замыкаются силовые контакты КМ1 и при помощи дополнительного контакта КМ1.1 реализуется самоподхват пускателя. Одновременно подается напряжение на реле времени U1. Замыкаются контакты реле времени 17-18 и включается пускатель КМ2. Таким образом, происходит запуск двигателя по схеме «звезда». По истечении времени Т (см. Рисунок 3), контакт реле времени 17-18 мгновенно разомкнется, пройдет задержка времени Tu, и замкнется контакт 17-28. Вследствие чего, сработает пускатель КМ3, который осуществляет переключение на схему «треугольник». Нормально замкнутые контакты пускателей КМ2.2 и КМ3.2 используется для предотвращения одновременного включения пускателей КМ2 и КМ3. Чтобы защитить двигатель от перегрузки, в силовой цепи установлено тепловое реле КК1. В случае перегрузки, тепловое реле разомкнет силовую цепь и цепь управления через контакт КК1.1. Остановка двигателя происходит при нажатии кнопки S1.2, которая разрывает цепь самоподхвата и обесточит катушку пускателя КМ1.

Обобщая написанное, можно сделать вывод, что для облегчения пуска мощного электродвигателя, рекомендуется изначально запускать его по схеме «звезда», что позволяет значительно снизить пусковые токи, уменьшить просадку напряжения в сети, но не позволяет двигателю выйти на номинальный режим работы. Для выхода двигателя на номинальный режим необходимо осуществить переключение обмоток статора на схему «треугольник». Схема переключения обмоток со «звезды» в «треугольник» реализована с помощью реле времени Finder 80.82, в котором устанавливается время разгона электродвигателя.

Список используемой литературы:

1. ГОСТ 11828-86 «Определение вращающих моментов и пусковых токов».
2. Вешеневский С. Н. Характеристики двигателей в электроприводе. // Издание 6-е, исправленное — Москва, Издательство «Энергия», 1977
3. Войнаровский П. Д. Электродвигатели // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: в 86 т. (82 т. и 4 доп.) — СПб., 1890—1907

{SOURCE}

Электрические схемы

Режим работы звезда-треугольник, нереверсивный (1 фидер). Способ переключения со звезды на треугольник используется в двигателях, которые рассчитаны на работу при соединении обмоток треугольником. Этот способ осуществляется в три этапа. В начале, двигатель запускают при соединении обмоток звездой, на этом этапе двигатель разгоняется. Затем переключают на рабочую схему соединения треугольник, причем при переключении нужно учитывать пару нюансов. Во-первых, нужно правильно рассчитать время переключения, потому что если слишком рано замкнуть контакты, то не успеет погаснуть электрическая дуга, а также может возникнуть короткое замыкание. Если переключение будет слишком долгим, то это может привести к потери скорости двигателя, а в следствии к увеличению броска тока. На третьем этапе, когда обмотка статора уже соединена треугольником, двигатель переходит в установившийся режим работы. Спецификация оборудования фирмы (Германия) № Наименование Код Кол-во     1 Автоматич.выключ. MS116-16.0 16 кА с регулир. тепловой защитой 1SAM250000R1011 1     2 Боковые доп.контакты 1НО+1НЗ HK1-11 для автоматов типа MS116 1SAM201902R1001 1     3 Контактор AF16-30-10-13 с универсальной катушкой управления 100-250BAC/DC 1SBL177001R1310 2     4 Контактор AF12-30-10-13 с универсальной катушкой управления 100-250BAC/DC 1SBL157001R1310 1     5 Блокировка электромеханическая VEM4 для контакторов AF09…AF38 1SBN030111R1000 1     6 Контактный блок CA5-01 1Н3 фронтальный для A9..A110 1SBN010010R1001 4     7 Контактный блок CA5-10 1НО фронтальный для A9..A110 1SBN010010R1010 5     8 Реле времени CT-SDS.22S (переключение звезда-треугольник) 24-240B AC, 24- 48B DC, 2ПК 1SVR730210R3300 1     9 Переключатель ONU1PBR 3-х поз.(1-0-2) (одноуровневый) 1SCA113978R1001 1     10 Кнопка двойная MPD4-11G (зеленая/красная) зеленая линза с текстом (START/STOP) 1SFA611133R1102 1     11 Патрон MLB-1 230В д/лампы до 230В AC 1SFA611620R1001 1     12 Монтажная колодка MCBH-00 (на 3 элемента) 1SFA611605R1100 1     13 Контакт MСВ-10 ф/монтажа 1НО 1SFA611610R1001 1     14 Контактный блок MCB-01 фронтального монтажа 1НЗ 1SFA611610R1010 1     15 Клемма M4/6 винт 4мм.кв. серая 1SNA115116R0700 9     16 Клемма M4/6.N винт 4мм.кв., синяя 1SNA125116R0100 1     17 Клемма M4/6.P винт 4мм.кв. Земля 1SNA165113R1600 3     18 Клемма MA2,5/5 винт 2,5мм.кв. оранжевая 1SNA105075R2000 17     19 Клемма MA2,5/5.N винт 2,5мм.кв. синяя 1SNA125486R0500 2     20 Изолятор FEM6 Торц. для MA2,5-M10 серый 1SNA118368R1600 1     21 Фиксатор BAM3 Торц. для рейки DIN3, универсальный 1SNK900001R0000 2     22 SR2 Корпус шк.с монт.плат.500х400х200мм SRN5420K 1     23 Автомат.выкл-ль 1-полюсной S201 C6 2CDS251001R0064 1     24 Провод, маркировка, расходные материалы       Описание и свойства пуска звезда-треугольник асинхронного электродвигателя Способ переключения со звезды на треугольник используется в двигателях, которые рассчитаны на работу при соединении обмоток треугольником. Этот способ осуществляется в три этапа. В начале, двигатель запускают при соединении обмоток звездой, на этом этапе двигатель разгоняется. Затем переключают на рабочую схему соединения треугольник, причем при переключении нужно учитывать пару нюансов. Во-первых, нужно правильно рассчитать время переключения, потому что если слишком рано замкнуть контакты, то не успеет погаснуть электрическая дуга, а также может возникнуть короткое замыкание. Если переключение будет слишком долгим, то это может привести к потери скорости двигателя, а в следствии к увеличению броска тока. На третьем этапе, когда обмотка статора уже соединена треугольником, двигатель переходит в установившийся режим работы.  При запуске: бросок пускового тока снижен до одной трети от его величины при обычном пуске крутящий момент электродвигателя снижен до одной трети или даже меньше от его величины при обычном пуске. При пуске переключением со «звезды» на «треугольник» в общем случае наблюдаются переходные токи. В начальный момент процесса запуска (соединение типа «звезда»)до момента переключения на «треугольник» крутящий момент сопротивления рабочей машины, независимо от скорости вращения, должен оставаться меньшим, чем крутящий момент электродвигателя, собранного в «звезду». Подобный режим идеально подходит для двигателей, пускающихся в отсутствии нагрузки: механические станки, центробежные компрессоры, деревообрабатывающие станки. Чтобы предотвратить большой бросок тока в момент переключения со «звезды» на «треугольник», электродвигатель должен развить частоту вращения 80-85% от номинальной. Номинальное рабочее напряжение обмоток электродвигателя при соединении их в «треугольник» должно быть равным напряжению силовой цепи. Пример: Электродвигатель для сети 400 В, пускаемый переключением со «звезды» на «треугольник», должен быть рассчитан на напряжение 400 В при соединении его обмоток в «треугольник». Обычно это обозначается как «электродвигатель на 400/690 В». Обмотки электродвигателя должны иметь 6 отдельных выводов. Порядок работы 1й этап – подключение «звезды» Нажмите кнопку «Пуск» цепи управления для замыкания контактора «звезды» KM2. После чего замыкается линейный контактор KM1, и электродвигатель запускается. При этом начинается отсчёт заданного времени пуска (обычно от 6 до 10 с). 2й этап – переключение со «звезды» на «треугольник» По истечении заданного времени размыкается контактор звезды KM2. 3й этап – подключение «треугольника» Между моментами размыкания контактора «звезды» и замыкания контактора «треугольника», при помощи реле времени CT-SDS, задаётся время переключения (задержки) в 50 мс. Этим достигается отсутствие перекрытия цепей «звезды» и «треугольника». Примечание. При использовании в качестве контакторов «треугольника» и «звезды» контакторов AF или контакторов A в качестве контактора «звезды», а AF контактора «треугольника», нет необходимости применять реле времени, задающего время переключения (задержки), т.е. TE5S или аналогичное. Достаточно реле времени, задающего длительность подключения «звезды» при пуске. Необходимая электрическая блокировка между контакторами «звезды» и «треугольника» осуществляется при помощи устройства VE 5 или вспомогательными контактами. Однако в этом случае, при переключении контактора в разомкнутое состояние, перерыв в подаче напряжения может достигать 95 мс: необходимо проверить допустимость подобного режима, т.е. уменьшения скорости вращения электродвигателя при пуске, для практических условий. Предупреждения: Переключение со звезды в треугольник допустимо лишь для двигателей с легким режимом пуска, так как при соединении в звезду пусковой момент примерно вдвое меньше момента, который был бы при прямом пуске. Значит, этот способ снижения пускового тока не всегда пригоден, и если нужно снизить пусковой ток и одновременно добиться большого пускового момента, то берут электродвигатель с фазным ротором, а в цепь ротора вводят пусковой реостат. Переключать со звезды в треугольник можно только те электродвигатели, которые предназначены для работы при соединении в треугольник, т. е. имеющие обмотки, рассчитанные на линейное напряжение сети.

Двигатель звезда треугольник — Всё о электрике

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.

Двигатель звезда треугольник

Произошёл тут такой случай. Принёс человек в ремонт новый двигатель, который проработал у него 10 секунд и задымил. Двигатель он подключил треугольником в обычную трехфазную сеть, а на шильдике двигателя есть схема, на которой написано: треугольник – 230 В. звезда – 400 В. В общем, подключил он неправильно, потому двигатель и сгорел.

Для тех, кто не понимает, почему нельзя делать так, как сделал сделал тот товарищ, спаливший двигатель, предназначена эта статья.

Вот всем известные схемы подключения треугольником (D) и звездой (Y):

Совершенно неважно как вы подключаете двигатель: звездой или треугольником. Важно только то, какое напряжение вы подаёте на обмотки двигателя. Будет ли это напряжение получаться как межфазное (треугольник) или как фазное (между фазой и нулевой точкой – звезда) – двигателю это совершенно неважно.

Если у вас есть двигатель с номинальным напряжением обмотки 220 В и есть две разные трёхфазные сети, у одной из которых линейное напряжение 380 В (220 В на фазу), а у другой – 220 В (127 В на фазу), то к первой вы можете подключать двигатель звездой, а ко второй – треугольником, разницы для двигателя не будет никакой, отличаться будут лишь токи, протекающие в проводниках на линии, ведущей к двигателю.

Линейное напряжение трёхфазной сети – это межфазное напряжение, именно оно обозначается на шильдиках двигателей. Фазное напряжение (между фазой и нейтралью) на шильдиках не обозначается.

Условно говоря, вы можете считать, что на шильдике обозначено фазное напряжение, но только в том случае, если собираетесь подключать двигатель только к одной фазе через конденсатор.

Для сетей переменного тока 50 Гц линейное напряжение выше фазного в квадратный корень из трёх раз (т.е. примерно в 1.73 раза, т.е. 220 х 1.73 = 380).

Для такого двигателя на шильдике будет написано: D/Y 220V / 380V, 4.9А / 2.8А. Соответственно, в этих двух случаях отличаются только токи в проводниках, ведущих к двигателю (именно они указаны на шильдике, в то время как ток на обмотке будет одинаковый, что видно на рисунке сверху). Следовательно, для России (линейное напряжение 400 В) для такого двигателя надо использовать схему подключения звезда.

Номинальное напряжение обмотки большинства двигателей при частоте тока 50 Гц обычно составляет либо 127 В , либо 230 В, либо 400 В, либо 690 В. Ну, или как было раньше: 220, 380, 660 В соответственно.

Теперь логичный вопрос: если двигателю нет разницы по какой схеме он будет подключен, а важно лишь напряжение на обмотках, то зачем вообще делать двигатели с разным номинальным напряжением на этих самых обмотках?

Двигатели малой мощности

D 230V / Y 400V

Для того, чтобы двигатель можно было так подключить в однофазную сеть, его номинальное напряжение каждой обмотки должно быть равно фазному напряжению сети. Это значит, что если двигатель планируется использовать в России или Европе, то номинальное напряжение обмотки должно быть равно 230 В. В таком случае этот двигатель можно будет использовать как в трёхфазной сети с линейным напряжением 400 В (подключение звезда), так и в однофазной сети 230 В (подключение треугольником через конденсатор). Это те самые двигатели, где на шильдике написано напряжение D 220V / Y 380V.

Соответственно, если нужно такой двигатель использовать в стране с более низким линейным напряжением, например, в США (где линейной напряжение 240 В, а фазное – 120 В при частоте тока 60 Гц), то по-нормальному подключить такой двигатель в их однофазную сеть через конденсатор не получится. Однако, по крайней мере, можно использовать 3-фазное подключение треугольником. Для такого подключения потребуется немного более высокое напряжение, чем 230 В (из-за частоты тока 60 Гц), но у них там как раз 240 В, что как раз подходит.

D 115V / Y 230V

Одновременно с этим, маломощные двигатели, предназначенные для стран, где стандартное напряжение ниже, чем у нас, будут подключаться как D 127V / Y 220V. Однако, двигатели с такой надписью на шильдике вы вряд ли найдёте, потому что 127 В, 50 Гц – это очень малораспространённое напряжение в мире (см. тут). Поэтому, скорее всего, вам встретится двигатель с шильдиком, где будет указано напряжение D 115V / Y 208-230V.
Насчет заморочки с 208 вольтами можно почитать в этой статье.

Подключить такой двигатель к стандартной российской трёхфазной сети (все три фазы) можно только через преобразователь частоты переменного тока, поскольку на них есть возможность переключения линейного напряжения на выходе: 230 / 400 В.
В однофазную сеть можно подключить звездой через конденсатор. Тогда напряжение, подаваемое на каждое обмотку, будет составлять половину фазного напряжения сети (230 В / 2 = 115 В). Выглядит это вот так:

Двигатели мощности более 5 кВт

D 400V / Y 690V

Для двигателей мощнее 5 кВт обычно не предусматривают возможность подключения в однофазную сеть, т.е. номинальное напряжение обмоток делают такое, которое соответствует линейному напряжению. Т.е. штатной схемой подключения таких двигателей в трёхфазную сеть является треугольник. В России и Европе это двигатели с номинальным напряжением обмоток 400В, т.е. где на шильдике написано D 400V / Y 690V.

Для определённых задач, где на валу двигателя находится свободная нагрузка (системы вентиляции, осевые насосы), ну, и вообще те задачи, где возможно регулирование скорости вращения вала только лишь напряжением (трансформатором), часто используют схему подключения “звезда” при старте с последующим переключением на “треугольник”. Т.е. при старте на обмотку подаётся заниженное напряжение 230В вместо номинальных 400В, а затем происходит переключение на штатный режим (т.е. на треугольник). Из-за свободной нагрузки на валу момент вращения при старте на низком напряжении также будет ниже, т.е. пусковой ток будет не столь высок, как при старте на номинальном напряжении. Поэтому такой пуск двигателя называют “щадящим”.

Следует помнить, что для нагрузок, требующих большого момента при запуске, подобный режим приведет напротив, к возрастанию тока в обмотках и последующим неприятным событиям.

Кроме того, надо иметь ввиду, что подключение двигателей даже со свободной нагрузкой на валу звездой для “щадящего старта” вовсе не означает, что если по такой схеме постоянно эксплуатировать двигатель (не переходя на треугольник), то такой режим станет “щадящим” для него. Низкий момент при старте ещё не означает, что заниженное напряжение годится для его нормальной работы, поскольку сам двигатель (со своими номинальными характеристиками) обычно как раз и подбирается под конкретную нагрузку. Поэтому постоянная эксплуатация двигателей на напряжении ниже номинального иногда приводит к их выходу из строя. Чтобы не было неприятностей двигатель всегда надо эксплуатировать на номинальном напряжении, а если требуется снизить обороты вращения вала, то тогда нужно использовать редукторы или преобразователи частоты переменного тока, а не пытаться решить вопрос самым дешёвым способом. К слову сказать, частотник тоже меняет не только частоту тока, но и напряжение, однако, он это делает с умом.

D 220V / Y 440V

Двигатели мощностью выше 5 кВт, изготовленные в США, будут иметь номинальное напряжение обмотки 220 В, т.е. на шильдике будет написано D 220V / Y 440V (для 60 Гц). Подключать такие двигатели к российской трёхфазной сети 400 В следует звездой, а к российской однофазной сети через конденсатор – треугольником. Касательно величин напряжения, есть двигатели, где более подробно расписано подключение для сетей 50 Гц и 60 Гц, например вот так:

Чем отличаются соединения звездой и треугольником

Питание асинхронного электродвигателя происходит от трехфазной сети с переменным напряжением. Такой двигатель, при простой схеме подключения, оснащен тремя обмотками, расположенными на статоре. Каждая обмотка имеет сдвиг друг относительно друга на угол 120 градусов. Сдвиг на такой угол предназначен для создания вращения магнитного поля.

Концы фазных обмоток электродвигателя выведены на специальную «колодку». Выполнено это с целью удобства соединения. В электротехнике используют основных 2 метода подключения асинхронных электродвигателей: методом соединения “треугольника” и метод “звезды”. При соединении концов применяют специально предназначенные для этого перемычки.

Различия между «звездой» и «треугольником»

Исходя из теории и практических знаний основ электротехники, способ подключения «звезда», позволяет электродвигателю работать плавнее и мягче. Но при этом данный способ не позволяет выйти двигателю на всю мощность, представленную в технических характеристиках.

Соединив фазные обмотки по схеме «треугольник», двигатель способен быстро выйти на максимальную рабочую мощность. Это позволяет использовать по полной КПД электродвигателя, согласно техпаспорта. Но у такой схемы соединения есть свой недостаток: большие пусковые токи. Для уменьшения значения токов применяют пусковой реостат, позволяя осуществить более плавный пуск двигателя.

Соединение «звездой» и его преимущества

Каждая из трех рабочих обмоток электродвигателя имеет два вывода – соответственно начало и конец. Концы всех трех обмоток соединяют в одну общую точку, так называемую нейтраль.

При наличии нейтрального провода в цепи схему называют 4-х проводной, в противном случае, она будет считаться 3-х проводной.

Начало выводов присоединяют к соответствующим фазам питающей сети. Приложенное напряжение на таких фазах составляет 380 В, реже 660 В.

Основные преимущества применения схемы «звезда»:

• Устойчивый и длительный режим безостановочной работы двигателя;
• Повышенная надежность и долговечность, за счет снижения мощности оборудования;
• Максимальная плавность пуска электрического привода;
• Возможность воздействия кратковременной перегрузки;
• В процессе эксплуатации корпус оборудования не перегревается.

Существует оборудование с внутренним соединением концов обмоток. На колодку такого оборудования будет выведено всего лишь три вывода, что не позволяет применить другие методы соединения. Выполненное в таком виде электрооборудование, для своего подключения не требует грамотных специалистов.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезда

Соединение «треугольником» и его преимущества

Принцип соединения «треугольник» заключается в последовательном соединении конца обмотки фазы А с началом обмотки фазы В. И дальше по аналогии – конец одной обмотки с началом другой. В итоге конец обмотки фазы С замыкает электрическую цепь, создавая неразрывный контур. Данную схему можно назвать было кругом, если бы не структура монтирования. Форму треугольника предает эргономичное размещение соединения обмоток.

При соединении «треугольником» на каждой из обмоток, присутствует линейное напряжение равное 220В или 380В.

Основные преимущества применения схемы «треугольник»:

• Увеличение до максимального значения мощности электрооборудования;
• Использование пускового реостата;
• Повышенный вращающийся момент;
• Большие тяговые усилия.

Недостатки:

• Повышенный ток пуска;
• При длительной работе двигатель сильно греется.

Метод соединения обмоток двигателя «треугольником» широко используется при работе с мощными механизмами и наличия высоких пусковых нагрузок. Большой вращающий момент создается за счет увеличения показателей ЭДС самоиндукции, вызванных протекающими большими токами.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме треугольник

Тип соединения «звезда-треугольник»

В сложных механизмах, зачастую используется комбинированная схема «звезда-треугольник». При таком переключении резко вырастает мощность, и если двигатель по техническим характеристикам не предназначен для работы по методу «треугольника», то он перегреется и сгорит.

В этом случае напряжение на соединении каждой обмотки будет в 1,73 раза меньше, следовательно, будет меньше и протекающий в этот период ток. Дальше происходит увеличение частоты и продолжение снижения показания тока. Тогда применяя релейно-контактную схему, произойдет переключение со «звезды» на «треугольник».

В итоге, используя данную комбинацию, получим максимальную надежность и эффективную продуктивность используемого электрического оборудования, не боясь вывести ее из строя.

Переключение «звезда-треугольник» допустимо для электродвигателей с облегченным режимом пуска. Этот метод неприменим, если необходимо понизить ток пуска и одновременно не снижать большой пусковой момент. В этом случае применяют двигатель с фазным ротором с пусковым реостатом.

Основные преимущества комбинации:

• Увеличение срока службы. Плавный пуск позволяет избежать неравномерности нагрузки на механическую часть установки;
• Возможность создания двух уровней мощности.

{SOURCE}

Подбор контактора по току в схеме «звезда — треугольник».

Общая часть

При запуске электродвигатель испытывает крутящий момент нагрузки и инерцию рабочей машины. Для более плавного пуска электродвигателя следует обеспечить пусковой ток в силовой цепи в пределах рабочего диапазона. Этот вид запуска понижает пусковые токи до необходимой величины. Также и происходит снижение крутящего момента разгоняемого двигателя.

 

Технические характеристики

При запуске:

• бросок пускового тока снижен до одной трети от его величины при обычном пуске,
• крутящий момент электродвигателя снижен до одной трети или даже меньше от его величины при обычном пуске.

При пуске переключением со «звезды» на «треугольник» в общем случае наблюдаются переходные токи.

Область применения

В начальный момент процесса запуска (соединение типа «звезда») до момента переключения на «треугольник» крутящий момент сопротивления рабочей машины, независимо от скорости вращения, должен оставаться меньшим, чем крутящий момент электродвигателя, собранного в «звезду».

Подобный режим идеально подходит для двигателей, пускающихся в отсутствии нагрузки:

• механические станки,
• центробежные компрессоры,
• деревообрабатывающие станки.

Чтобы предотвратить большой бросок тока в момент переключения со «звезды» на «треугольник», электродвигатель должен развить частоту вращения 80-85% от номинальной.

Указание по мерам безопасности

Номинальное рабочее напряжение обмоток электродвигателя при соединении их в «треугольник» должно быть равным напряжению силовой цепи.

Пример:

Электродвигатель для сети 400 В, пускаемый переключением со «звезды» на «треугольник», должен быть рассчитан на напряжение 400 В при соединении его обмоток в «треугольник». Обычно это обозначается как «электродвигатель на 400/690 В». Обмотки электродвигателя должны иметь 6 отдельных выводов.

Порядок работы

• 1-й этап — подключение «звезды»

Нажмите кнопку «Пуск» цепи управления для замыкания контактора «звезды» KM2. После чего замыкается линейный контактор KM1, и электродвигатель запускается. При этом начинается отсчёт заданного времени пуска (обычно от 6 до 10 с).

• 2-й этап — переключение со «звезды» на «треугольник»

По истечении заданного времени размыкается контактор звезды KM2.

• 3-й этап — подключение «треугольника»

Между моментами размыкания контактора «звезды» и замыкания контактора «треугольника», при помощи реле времени типа TE5S, задаётся время переключения (задержки) в 50 мс. Этим достигается отсутствие перекрытия цепей «звезды» и «треугольника».

Примечание

При использовании в качестве контакторов «треугольника» и «звезды» контакторов «AF…» или контакторов «A…» в качестве контактора «звезды», а «AF…» контактора «треугольника», нет необходимости применять реле времени, задающего время переключения (задержки), т.е. TE5S или аналогичное. Достаточно реле времени, задающего длительность подключения «звезды» при пуске. Необходимая электрическая блокировка между контакторами «звезды» и «треугольника» осуществляется при помощи устройства VE 5 или вспомогательными контактами.

Однако в этом случае, при переключении контактора в разомкнутое состояние (перерыв в подаче напряжения может достигать 95 мс), то необходимо проверить допустимость подобного режима, т.е. уменьшения скорости вращения электродвигателя при пуске, для практических условий.

Пуск переключением «звезда—треугольник» — Студопедия

Пуск переключением «звезда—треугольник» может применяться в случаях, когда выведены все шесть концов об­мотки статора и двигатель нормально работает с соединением обмотки статора в треугольник, например, когда двигатель на 380/220 в и с соединением обмоток Y/ работает от сети 220 в. В этом случае при пуске обмотка статора включается в звезду (нижнее положение переключателя П), а при достижении нормальной скорости вращения переключается в треугольник (верхнее поло­жение переключателя П). При таком способе пуска по сравнению с прямым пуском при соединении обмотки в треуголь­ник напряжение фаз обмоток уменьшается в раза, пусковой момент уменьшается в раза, пусковой ток в фазах об­мотки уменьшается в раза, а в сети — в раза. Та­ким образом, рассматриваемый способ пуска равноценен автотранс­форматорному пуску при

Недостатком этого способа пуска по сравнению с реакторным и автотрансформаторным является то, что при пусковых переключениях цепь двигателя разрывается, что связано с возникновением коммутационных перенапряжений. Этот способ ранее широко применялся при пуске низковольтных двигателей, однако с увеличе­нием мощности сетей потерял свое прежнее значение и в настоящее время используется сравнительно редко.

Пуск двигателя с фазным ротором с помощью пускового рео­стата.

Двигатели с фазным ротором применяются значительно реже двигателей с короткозамкнутым ротором. Они используются в сле­дующих случаях:

1) когда двигатели с короткозамкнутым ротором неприемлемы по условиям регулирования их скорости вращения;

2) когда статический момент сопротивления на валу при пуске М_ст велик и поэтому асинхронный двигатель с коротко­замкнутым ротором с пуском при пониженном напряжении непри­емлем, а прямой пуск такого двигателя недопустим по условиям воздействия больших пусковых токов на сеть;

3) когда приводимые в движение массы настолько велики, что выделяемая во вторичной цепи двигателя тепловая энергия вызывает недопустимый нагрев обмотки ротора в виде беличьей клетки.

Пуск двигателей с фазным ротором производится с помощью пускового реостата в цепи ротора. Применяются прово­лочные, с литыми чугунными элементами, а также жидкостные реостаты. По условиям нагрева реостаты рассчитываются на кратко­временную работу. Сопротивления металлических- реостатов для охлаждения обычно помещают в бак с трансформаторным маслом. Металлические реостаты являются ступенчатыми, и переключение с одной ступени на другую осуществляется либо вручную с помощью рукоятки контроллера, существенным элементом которого является вал с укрепленными на нем контактами, либо же автоматически (в автоматизированных установках) с помощью контакторов или контрол­лера с электрическим при­водом. Жидкостный реостат представляет собой сосуд с электролитом (например, водный раствор соды или поваренной соли), в кото­рый опущены электроды.

Сопротивление реостата регулируется путем изменения глубины погружения электродов.

Рассмотрим пуск двигателя с фазным ротором с помощью сту­пенчатого металлического реостата, управляемого кон­такторами К.

Перед пуском щетки должны быть опущены на контактные коль­ца ротора, а все ступени реостата включены. Далее в процессе пуска поочередно включаются контакторы КЗ, К.2, К1. Характеристики вращающего момента двигателя М = f (s) и вторичного тока I₂= f (s) при работе на разных ступенях реостата изображены на рис.

Предположим, что сопротивления ступеней пуско­вого реостата и интервалы времени переключения ступеней подо­браны так, что момент двигателя М при пуске меняется в пределах от некоторого М_макс до некоторого М_мин и при включении в сеть (кривая 3 на рис.а). В начале пуска двигатель работает по характеристике 3, ротор приходит во вра­щение, скольжение s начинает уменьшаться, и при s=s₃, когда М=M_мин, производится переключение реостата на вторую ступень. При этом двигатель будет работать по характеристике 2, и при даль­нейшем разбеге двигателя скольжение уменьшится от s=s₃,, до s=s₂, а момент — от значения М = М_макс до М = М_мин. Затем производится переключение на первую ступень и т. д. После выключения последней

ступени реостата двигатель переходит на ра­боту по естественной характеристике 0 и достигает установив­шейся скорости вращения.

При наличии у двигателя короткозамыкающего механизма после окончания пуска щетки с помощью этого механизма поднимаются с контактных колец и кольца замыкаются накоротко, а реостат возвращается в пусковое положение. Тем самым пусковая аппа­ратура приводится в готовность к следующему пуску. Необходимо отметить, что дистанционное управление короткозамыкающим ме­ханизмом контактных колец сложно осуществить; это затрудняет автоматическое управление двигателем. Поэтому в последнее время фазные асинхронные двигатели строятся без таких механизмов. При этом щетки постоянно налегают на контактные кольца, что несколько увеличивает потери двигателя и износ щеток. Количество ступеней пускового реостата с целью упрощения схемы пуска и уде­шевления аппаратуры в автоматизированных установках выбирается небольшим (обычно 2—3 ступени).

Пусковые характеристики асинхронного двигателя при реостат­ном пуске наиболее благоприятны, так как высокие значения мо­ментов достигаются при невысоких значениях пусковых токов.

Самозапуск асинхронных двигателей.

В электрических сетях в результате коротких замыканий случаются кратковременные, длительностью до нескольких секунд, большие понижения напряже­ния или перерывы питания. Включенные в сеть асинхронные дви­гатели при этом начинают затормаживаться и чаще всего полностью останавливаются. При восстановлении напряжения начинается одновременный самозапуск не отключившихся от сети двигателей.

Такой самозапуск двигателей способствует быстрейшему восстанов­лению нормальной работы производственных механизмов и поэтому целесообразен, а в ряде случаев даже чрезвычайно желателен. Од­нако одновременный самозапуск большого количества асинхронных двигателей загружает сеть весьма большими токами, что вызывает в ней большие падения напряжения и задерживает процесс восста­новления нормального напряжения.

Время самозапуска двигателей при этом увеличивается, а в ряде случаев величина пускового мо­мента недостаточна для пуска двигателя. Кроме того, самозапуск некоторых двигателей в подобных условиях недопустим, или невоз­можен (например, двигатели с фазным ротором с пуском с помощью реостата и двигатели с короткозамкнутым ротором с пуском с по­мощью реакторов и автотрансформаторов, не снабженные специаль­ной автоматической аппаратурой для автоматического самозапуска).

Поэтому целесообразно возможность самозапуска использовать только для двигателей наиболее ответственных производственных механизмов, а все остальные двигатели снабдить релейной защитой для их отключения от сети при глубоких падениях напряжения.

Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

Скорость вращения ротора асинхронного двигателя

Способы регулирования скорости вращения асинхронных двигателей можно подразделить на два класса:

1) регулирование скорости вращения первичного магнит­ного поля

что достигается либо регулированием первичной частоты f₁, либо изменением числа пар полюсов р двигателя;

2) регулирование скольжения двигателя s при n/

В первом случае к. п. д. двигателя остается высоким, а во втором случае к. п. д. снижа­ется тем больше, чем больше s, так как при этом мощность сколь­жения

теряется во вторичной цепи двигателя (мощность скольжения ис­пользуется полезно только в каскадных установках).

Регулирование скорости изменением первичной частоты

Регулирование скорости изменением первичной частоты (частот­ное регулирование) требует применения источников питания с ре­гулируемой частотой (синхронные генераторы с переменной ско­ростью вращения, ионные или полупроводниковые преобразователи частоты и др.). Поэтому данный способ регулирования используется главным образом в случаях, когда для целых групп двигателей необходимо повышать (п > 3000 об/мин) скорости вращения (на­пример, ручной металлообрабатывающий инструмент, некоторые механизмы деревообрабатывающей промышленности и др.) или одновременно и плавно их регулировать (например, двигатели роль­гангов мощных прокатных станов и др.).

С развитием полупроводни­ковых преобразователей все более перспективным становится также индивидуальное частотное регулирование скорости вращения дви­гателей. Схему короткозамкнутого асинхронного двигателя с ча­стотным управлением при помощи полупроводниковых преобразо­вателей можно получить, если заменить явнополюсный ротор на ротор с обмоткой в виде беличьей клетки и питать эту схему от сети переменного тока через полупроводни­ковый выпрямитель. Управление инвертором при этом произво­дится особым преобразователем частоты вне зависимости от поло­жения ротора двигателя. Величина напряжения регулируется с помощью выпрямителя.

Если пренебречь относительно небольшим падением напряжения в первичной цепи асинхронного двигателя, то

Существенное изменение величины потока Ф при регулировании п нежелательно, так как увеличение Ф против нормального вызы­вает увеличение насыщения магнитной цепи и сильное увеличение намагничивающего тока, а уменьшение Ф вызывает недоиспользо­вание машины, уменьшение перегрузочной способности и увеличе­ние тока /.а при том же значении М и т. д. Поэтому в большинстве случаев целесообразно поддерживать Ф = const. При этом одновременно с регулированием частоты пропорционально ей необходимо изменять также напряжение, т. е. поддерживать

Отступление от этого правила целесообразно только в случаях, когда М_ст быстро уменьшается с уменьшением п (например, приводы вентиляторов, когда ). В этом случае более быстрое умень­шение U₁ по сравнению с f₁ вызывает уменьшение Ф и улучшает энергетические показатели двигателя и в то же время уменьшение М,п с точки зрения перегрузочной способности не опасно.

При широком диапазоне регулирования правильнее поддер­живать

К недостаткам частотного регулирования относится громозд­кость и высокая стоимость питающей установки.

Регулирование скорости изменением

числа пар полюсов

Регулирование скорости изменением числа пар полюсов р ис­пользуется обычно, для .двигателей с короткозамкнутым ротором, так как при этом требуется изменять р только для обмотки статора. Изменять р можно двумя способами:

1) применением на статоре нес­кольких обмоток, которые уложены в общих пазах и имеют разные числа пар полюсов р;

2) применением обмотки специального типа, которая позволяет получить различные значения р путем изменения (переключения) схемы соединений обмотки.

Предложено значитель­ное количество различных схем обмоток с переключением числа пар полюсов, однако широкое распространение из них получили только некоторые. Применение нескольких обмоток

невыгодно, так как при этом из-за ограниченного места с пазах сечение проводников каждой из обмоток нужно уменьшать, что приводит к снижению мощности двигателя. Использование обмоток с переключением числа пар полюсов вызывает усложнение коммутационной аппаратуры, в особенности, если с помощью одной обмотки желают получить более двух скоростей вращения. Несколько ухудшаются также энергетические показатели двигателей.

Двигатели с изменением числа пар полюсов называются многоскоростными. Обычно они выпускаются на 2, 3 или 4 ско­рости вращения, причем двухскоростные двигатели изготовляются с одной обмоткой на статоре и с переключением числа пар полюсов в отношении р₂ : р₁= 2 : 1, трехскоростные двигатели — с двумя об­мотками на статоре, из которых одна выполняется с переключением р₂ : р₁= 2 : 1, четырехскоростные двигатели — с двумя обмотками на статоре, каждая из которых выполняется с переключением числа пар полюсов в отношении 2:1. Например, двигатель на f₁ = 50 гц с синхронными скоростями вращения 1500/1000/750/500 об/мин имеет одну обмотку с переключением на 2р = 4 и 8 и другую об­мотку с переключением на 2р = 6 и 12.

Многоскоростные двигатели применяются в металлорежущих и деревообрабатывающих станках, в грузовых и пассажирских лифтах, для приводов вентиляторов и насосов п в ряде других случаев.

Каждая фаза обмотки с переключением числа пар полюсов в отношении 2 : 1 состоит из двух частей, или половинок, с одинаковым количеством катушечных групп в каждой части.

Когда обе части обмотки обтекаются токами одинакового направле­ния, обмотка создает магнитное поле с большим числом полюсов (рис.а, 2р = 4), а при изменении направления тока в одной части обмотки на обратное число полюсов уменьшается вдвое (рис. б и в, 2р = 2). Подобные переключения производятся во всех фазах одновременно, и переключаемые части обмотки могут соединяться последовательно (рис. а и б) или парал­лельно (рис. в).

Ширина фазной зоны, зани­маемой сторонами катушек ка­тушечной группы, и величина шага обмотки в зубцовых деле­ниях одинаковы при обоих числах полюсов. Поскольку, однако, при переключении числа пар полюсов в отношении 2 : 1 полюсное деление изменяется в два раза, то величина фазной зоны в электрических градусах и относительный шаг обмотки при этом также изменяются в два раза.

Переключаемую обмотку вы­полняют так, что при меньшем числе пар полюсов (p₁) фазная зона = 60° эл. Тогда при удвоенном числе пар полюсов ( ) ширина этой зоны = 120° эл

Нормальные одной фазы обмотки с переключением чередования фазных зон при одинаковом направлении вращения магнитного поля для обеих ско­ростей вращения должны быть такими, как показано на рис.2

Рис 1.

Рис 2.

Из рисунка видно, что, кроме изменения направлений токов в зонах X, Y, Z (рис. 2, а) на обратные (т. е. обращение их в зоны А, В, С), для сохранения направления вращения поля, а следовательно, и ротора при пере­ключении числа пар полюсов (рис.2, б) необходимо также пе­реключить концы двух фаз обмотки (например, фазы В и С).

Обмотка выполняется так, что ее шаг равен полному (180° эл.) при большем числе полюсов (2p₂), так как кривая н. с. обмотки с зоной и =120° наиболее близка к синусоидальной при полном шаге. Тогда при меньшем числе полюсов относительный шаг

Из сказанного следует, что обмотка с переключением числа по­люсов создает н. с. с большей величиной высших гармоник поля, чем нормальная трехфазная обмотка с = 60° и . Это при­водит к некоторому ухудшению энергетических показателей двига­телей с переключением числа полюсов по сравнению с нормальными.

На рис. 3 пред­ставлена наиболее часто употребляемая схема обмо­ток с переключением числа пар полюсов в отношении р₂ : p₁ = 2 : 1.

Определим мощности и моменты, разви­ваемые двигателями с такими схемами обмоток при неиз­менном линейном напряже­нии сети U_л1 и наибольшем допустимом (номинальном) токе в по­луфазе обмотки Пренебрегая разницей в условиях охлажде­ния при изменении скорости вращения, можно принять, что ве­личина одинакова при обеих скоростях вращения. Приближенно можно считать, что коэффициенты мощности и к. п. д. при одинако­вых значениях для обеих скоростей вращения также одинаковы. При указанных условиях мощности на валу для схем рис. 3, а и б соответственно равны:

Рис. 3.

Вид механических характеристик двигателей со схе­мой обмоток рис. 3 изображен на рис.4

Рис 4.

При переключении много­ скоростной обмотки магнитные индукции на отдельных участках магнитной цепи в общем случае изменяются, что необходимо иметь в виду при проектирова­нии двигателя, чтобы, с одной стороны, добиться по возможности более полного использования материалов двигателя, а с другой, не допустить чрезмерного насыщения магнитной цепи.

Вес и стоимость многоскоростных двигателей несколько больше, чем у нормальных асинхронных двигателей такой же мощности. Тем не менее это лучший и» наиболее широко применяемый способ регулирования скорости короткозамкнутых двигателей.

Регулирование скорости уменьшением величины первичного напряжения.

При уменьшении U₁ момент двигателя изменяется пропорционально и соответственно изменяются механические характеристики (рис. 1),

Рис 1.

в результате чего изменяются также значения рабочих скольжении s₁,s₂,s₃… при данном виде зависимости — Очевидно, что регулирование s в этом случае воз­можно в пределах 0 < s < s_m. Для получения достаточно большого диапазона регулирования скорости необходимо, чтобы активное сопротивление цепи ротора и соответственно s_м, были достаточно велики (рис. 1, б).

Следует учитывать, что во вторичной цепи возникают потери, равные мощности скольжения P₂ и вызывающие повышенный на­грев ротора.

Этот метод регулирования скорости применяется также для двигателей с фазным ротором, причем в этом случае в цепь ро­тора включаются добавочные сопротивления.

Рис. 2.

В связи с пониженным к. п. д. и трудностями регулирования напряжения рассматриваемый метод применяется только для двигателей малой мощности. При этом для регулирования U₁ можно использовать регу­лируемые автотрансформато­ры или сопротивления, вклю­ченные последовательно в пер­вичную цепь. В последние годы для этой цели все чаще применяют (рис. 2) реак­торы насыщения, регулируе­мые путем подмагничивания постоянным током.

При изменении величины по­стоянного тока подмагничива­ния индуктивное сопротивле­ние реактора изменяется, что приводит к изменению напряжения на зажимах двигателя. Путем автоматического регулирования тока подмагничивания можно рас­ширить зону регулирования скорости в область s > s_m и получить при этом жесткие механические характеристики.

Что такое пускатель звезда-треугольник? — его теория

Пускатель звезда-треугольник — это очень распространенный тип пускателя, который широко используется по сравнению с другими типами методов пуска асинхронного двигателя. Звезда-треугольник используется для двигателя с кожухом, предназначенного для нормальной работы на обмотке статора, соединенной треугольником. Подключение трехфазного асинхронного двигателя к пускателю со звезды на треугольник показано на рисунке ниже.

Когда переключатель S находится в положении START , обмотки статора соединены звездой, как показано ниже.

Когда двигатель набирает скорость, составляющую около 80 процентов от его номинальной скорости, переключатель S немедленно переводится в положение RUN . В результате обмотка статора, которая была соединена звездой, теперь заменена на соединение DELTA . Соединение обмотки статора треугольником показано на рисунке ниже.

Сначала обмотка статора подключается по схеме звезды, а затем по схеме треугольника, так что пусковой линейный ток двигателя снижается на одну треть по сравнению с пусковым током с обмотками, соединенными по схеме треугольник.При запуске асинхронного двигателя, когда обмотки статора соединены звездой, каждая фаза статора получает напряжение В _L / √3 . Здесь V _L — линейное напряжение.

Так как развиваемый крутящий момент пропорционален квадрату напряжения, приложенного к асинхронному двигателю. Пускатель со звезды на треугольник снижает пусковой крутящий момент до одной трети, который достигается при прямом пуске по треугольнику.

Теория запуска асинхронного двигателя со звездой-треугольником

При запуске асинхронного двигателя обмотки статора соединены звездой, поэтому напряжение на каждой фазной обмотке равно 1 / √3, умноженному на линейного напряжения.

Лет,

• В _L — линейное напряжение
• I _styp — пусковой ток на фазу при соединении обмоток статора звездой.
• I _styl — стартовый линейный ток с обмоткой статора в звезде

Для соединения звездой линейный ток равен фазному току

Следовательно,

Если,

• В ₁ — фазное напряжение
• В _L — линейное напряжение
• I _{st Δ p} — пусковой ток на фазу при прямом переключении с обмотками статора, соединенными треугольником.
• I _{st Δ l} — пусковой ток в линии при прямом переключении с обмотками статора по схеме треугольника.
• I _{sc Δ p} — фазный ток короткого замыкания путем прямого переключения с обмотками статора по схеме треугольника.
• Z _e10 — эквивалентное сопротивление покоя на фазу двигателя относительно статора

При подключении по схеме треугольник линейный ток равен трехкратному корню фазного тока.

Следовательно,

Таким образом, с пускателем со звезды на треугольник пусковой ток от сети составляет одну треть от тока при прямом переключении по схеме треугольник.

Также,

Следовательно, при пуске по схеме звезда-треугольник пусковой крутящий момент уменьшается до одной трети пускового крутящего момента, полученного при прямом переключении по треугольнику.

Где,

I _{fl Δ p} — фазный ток полной нагрузки с обмоткой в ​​треугольнике

Но,

Следовательно, уравнение (4), показанное выше, дает пусковой момент асинхронного двигателя при пуске по схеме звезда-треугольник.

,

Традиционный метод пуска двигателя звезда-треугольник, используемый на практике

Традиционный пуск двигателя звезда-треугольник

Благодаря своей простоте, надежности и экономической эффективности, двигатели с короткозамкнутым ротором являются предпочтительным выбором в промышленности. Во время пуска они развивают токи, примерно в 8 раз превышающие номинальный ток, и связанный с этим высокий пусковой момент.

Традиционный метод пуска двигателя звезда-треугольник, используемый на практике (фото предоставлено: teslacomponents.com.au)

Высокие пусковые токи часто приводят к нежелательным падениям напряжения в питающей сети, а высокий пусковой момент подвергает механические элементы значительной нагрузке.

Таким образом, электроэнергетические компании определяют предельных значений пусковых токов двигателя по отношению к номинальным рабочим токам. Допустимые значения варьируются от сети к сети и зависят от ее несущей способности.

Что касается механики, необходимы методы, снижающие пусковой момент.Для уменьшения токов и крутящего момента могут использоваться различные пускатели и методы, но в следующих отрывках далее объясняется только традиционный метод звезда-треугольник, используемый на практике.

Разница между:

1. Пускатели нормальные звезда-треугольник
2. Усовершенствованные пускатели звезда-треугольник
3. Пускатели звезда-треугольник с бесперебойным переключением (закрытый переход)

1. Нормальные пускатели со звезды на треугольник

Для запуска двигателя обмотки двигателя соединены звездой по отношению к напряжению питания.Таким образом, напряжение, подаваемое на отдельные обмотки двигателя, уменьшается в 1 / √3 = 0,58 , это соединение составляет примерно 30% от значений дельты.

Пусковой ток уменьшается до одной трети от постоянного пускового тока, то есть обычно до 2… 2,5 Ie .

Из-за пониженного пускового момента соединение звезда-треугольник подходит для приводов с большой инерционной массой, но моментом сопротивления, который является низким или увеличивается только с увеличением скорости.Его предпочтительно использовать в тех случаях, когда привод подвергается нагрузке только после разгона, например, для прессов, центрифуг, насосов, вентиляторов и т. Д.

Типичная кривая тока и крутящего момента для пускателей звезда-треугольник

Где:

• I — Ток двигателя
• I _e — Расчетный рабочий ток двигателя
• M _Δ — Крутящий момент для соединения треугольником
• M _E — Номинальный рабочий момент двигателя
• n — Скорость
• n _с — Синхронная скорость
• M _L — Момент нагрузки
• I _Y — Ток при соединении звездой
• I _Δ — Ток при соединении треугольником
• I _A — Кривая тока для пуска звезда-треугольник

Соединение звездой и треугольником

Коэффициенты тока для соединений звезды и треугольника:

• I _LY — Ток питания при соединении звездой
• I _LD — Ток питания для соединения треугольником
• I _W — Ток обмотки
• U _e — Напряжение сети между линиями
• Z _W — Импеданс обмотки

После пуска двигателя в большинстве случаев автоматическое реле времени управляет переключением со звезды на треугольник .Разгон при соединении звездой должен продолжаться до тех пор, пока двигатель не достигнет приблизительной рабочей скорости, чтобы после переключения на треугольник требовалось как можно меньшее последующее ускорение.

Постускорение при соединении треугольником вызовет высокие токи, как при прямом пуске.

Продолжительность пуска при соединении звездой зависит от нагрузки двигателя. При соединении треугольником на обмотки двигателя подается полное сетевое напряжение.

Для переключения со звезды на треугольник шесть концов обмотки двигателя подключены к клеммам .Контакторы пускателя звезда-треугольник соответственно переключают обмотки.

Переключение со звезды на треугольник с помощью контакторов

При запуске звездой главный контактор подключает сеть к концам обмоток U1, V1, W1 . Контактор звезда замыкает выводы обмоток U2, V2, W2 . После успешного разгона контактор звезды отключается, а контактор треугольником подключает клеммы U1 / V2, V1 / W2, W1 / U2 .

При переходе со звезды на треугольник следует обратить внимание на правильную последовательность фаз , т.е.е. правильное подключение проводов к двигателю и пускателю .

Неправильная последовательность фаз может привести к очень сильным пикам тока во время паузы при холодном переключении из-за легкого снижения крутящего момента после повторного запуска. Эти пики могут повредить обмотки двигателя и излишне повредить устройство управления. Также следует учитывать вращение двигателя.

Правильное подключение двигателя

Между обесточиванием контактора звезды и включением контактора треугольника необходимо выдержать достаточный период времени, чтобы безопасно погасить дугу отключения контактора звезды до включения контактора треугольника.При слишком быстром переключении может возникнуть короткое замыкание из-за отключающей дуги.

Однако время переключения должно быть достаточно продолжительным для отключения дуги, чтобы скорость уменьшалась как можно меньше. Специальные реле времени для переключения со звезды на треугольник соответствуют этим требованиям.

Защита двигателя и определение размеров контактора

Реле перегрузки находится в цепи двигателя. Следовательно, регулируемый ток ниже номинального тока двигателя в 1 / √3 = 0 раз.58. Из-за токов третьей гармоники, циркулирующих в обмотках двигателя, может потребоваться более высокая настройка реле перегрузки. Это может быть выполнено только при использовании измерительного устройства, которое регистрирует правильное среднеквадратичное значение. стоимость.

Площадь поперечного сечения проводов должна быть подходящего размера , чтобы они были защищены от повышения температуры в результате условий перегрузки. Следовательно, выбранный размер проводника должен соответствовать номиналу защитного устройства.

Для защиты двигателя с помощью силовых выключателей с характеристикой защиты двигателя (подробнее) силовой выключатель подключается к сетевым линиям питания, так как он также выполняет защиту от короткого замыкания пускателя и линий. В этом случае ток устанавливается равным номинальному току двигателя. Корректировка установленного значения из-за третьей гармоники в этих условиях неуместна. Линии должны быть пропорциональны по температуре в зависимости от настройки силовых выключателей.

Для нормального пуска со звезды на треугольник размеры устройства управления должны соответствовать следующим токам:

• Главный контактор K1M 0,58 Ie
• Контактор треугольник K2M 0,58 Ie
• Контактор звездообразный K3M 0,34 Ie

Если время пуска превышает примерно 15 секунд, необходимо выбрать контактор большего размера со звездой. Если контактор звезды равен основному контактору, время пуска допускается приблизительно до одной минуты.

Вернуться к способам пуска звезда-треугольник ↑

2. Усовершенствованный пуск со звезды на треугольник

Если крутящий момент при нормальном пуске звезда-треугольник недостаточен для ускорения привода при соединении треугольником до приблизительной рабочей скорости, то используется улучшенный пуск звезда-треугольник. Однако при увеличении крутящего момента увеличивается и потребление тока при запуске.

Разница между:

1. Комбинированный пуск со звезды на треугольник
2. Пуск со звезды на треугольник с частичным возбуждением

Для обоих типов требуются двигатели с соответствующими ответвлениями обмоток.Те же правила для пускателей с нормальным подключением звездой применяются к подключению двигателя, работе контактора, защите двигателя и сечению теплопроводов.

2.1 Комбинированные пускатели со звезды на треугольник

В этом случае обмотки двигателя обычно делятся на две равные половины. Во время пуска половина обмотки переключается на треугольник, а другая половина — на звезду. Поэтому используется термин «комбинированный». Пусковой ток звезды примерно 2… 4 Ie .

Это приводит к увеличению пускового момента соответственно на .

Комбинированный пусковой механизм звезда-треугольник

Размер устройства управления:

• Главный контактор К1М 0,58 Ie
• Контактор треугольник К2М 0,58 Ie
• Контактор звездообразный К3М 0,34 Ie

2.2 Пуск по схеме звезда-треугольник с частичным возбуждением

В этом случае также подразделяются обмотки двигателя. При соединении звездой используется только основная обмотка, т.е. часть всей обмотки. Следовательно, используется термин «частично намотанная».

Пусковой ток звездой — в зависимости от ответвления — составляет 2… 4 Ie , что также приводит к более высокому пусковому моменту.

Пускатель звезда-треугольник с частичным возбуждением

Определение размеров устройства управления:

• Главный контактор К1М 0,58 Ie
• Контактор треугольник К2М 0,58 Ie
• Контактор звезды К3М 0,5 — 0,58 Ie (в зависимости от пускового тока)

3.Бесперебойный пуск со звезды на треугольник

Это соединение предотвращает падение скорости двигателя во время переключения со звезды на треугольник, и, следовательно, следующий пик тока остается низким.

Перед размыканием контактора звезды четвертый (переходный контактор) K4M замыкает цепь двигателя через резисторы, соединенные треугольником. Это предотвращает прерывание тока двигателя во время переключения. и скорость двигателя остается практически постоянной.

После этого контактор треугольника K2M создает окончательное состояние переключения и отключает переходной контактор K4M.

Бесперебойный пуск со звезды на треугольник

Определение размеров устройства управления:

• Главный контактор К1М 0,58 Ie
• Контактор треугольник К2М 0,58 Ie
• Контактор звезды К3М 0,58 Ie
• Контактор переходный К4М тип. 0,27 Ie (в зависимости от переходного тока)
• Переходные резисторы тип. 0,35… 0,4 Ue / Ie

Контактор звезды должен иметь те же размеры, что и главный контактор и контактор треугольника, и это отличается от обычного соединения звезда-треугольник, потому что он должен отключать ток звезды двигателя и переходного резистора.В резисторах протекает ток примерно 1,5 Ie. Следовательно, требуется соответственно более высокая коммутационная способность.

Те же правила для пускателей с нормальным соединением звездой применяются к подключению двигателя, работе контактора (подключение отличается из-за срабатывания переходных контакторов), защите двигателя и параметрам теплопровода.

Вернуться к способам пуска звезда-треугольник ↑

Справочная информация // Основы практической эксплуатации Пуск двигателя с помощью Rockwell Automation

,

Сравнение прямого запуска двигателя и запуска двигателя звезда-треугольник

Способы запуска двигателя

Прямой пуск (DOL)

Как следует из названия, прямой пуск означает, что двигатель запускается путем прямого подключения к источнику питания с номинальным напряжением. Прямой пуск (DOL) подходит для стабильных источников питания и механически жестких и хорошо рассчитанных систем валов — и насосы квалифицируются как примеры таких систем.

Сравнение прямого запуска двигателя (DOL) и запуска двигателя звезда-треугольник (фото предоставлено Найджелом Дэвидом Брауном) Схема прямого пуска двигателя

Где:

• K1 — Главный контактор
• МВ1 — Реле перегрузки

Вернуться к методам ↑

Преимущества DOL

DOL — самый простой, самый дешевый и самый распространенный метод запуска .Кроме того, это фактически дает самый низкий рост температуры внутри двигателя во время пуска из всех методов пуска.

Это очевидный выбор там, где текущие ограничения поставщика электроэнергии позволяют его использование.

Электростанции могут иметь разные правила и нормы в разных странах. Например: Трехфазные двигатели с токами заторможенного ротора более 60 А не должны использовать прямой пуск в Дании . В таких случаях, очевидно, необходимо выбрать другой способ запуска.

Двигатели, которые часто запускаются и останавливаются, часто имеют какую-то систему управления , которая состоит из контактора и защиты от перегрузки , например теплового реле.

Кривая прямого тока — синхронная скорость / крутящий момент при полной нагрузке

Вернуться к методам ↑

Недостатки DOL

Для малых двигателей, которые не запускаются и часто не останавливаются, требуется только очень простое пусковое оборудование , часто в виде ручного выключателя защиты двигателя.

Полное напряжение подключается непосредственно к клеммам двигателя. Для небольших двигателей пусковой крутящий момент будет составлять от 150% до 300% от значения полной нагрузки, а пусковой ток будет составлять от до 300% до 800% от тока полной нагрузки или даже выше.

Кривая прямого тока — синхронная скорость / ток полной нагрузки

Вернуться к методам ↑

Пуск со звезды на треугольник

Целью этого метода пуска, который используется с трехфазными асинхронными двигателями, является снижение пускового тока.

В исходном положении подача тока к обмоткам статора подключается в звезду (Y) для запуска . В рабочем положении подача тока снова подключается к обмоткам по схеме дельта (∆), как только двигатель набирает скорость .

Схема подключения пускателя двигателя звезда-треугольник

Вернуться к методам ↑

Преимущества Y-Δ

Обычно низковольтных двигателей мощностью более 3 кВт рассчитаны на работу при 400 В при соединении треугольником (∆) или при 690 В при соединении звездой (Y) .Гибкость, обеспечиваемая этой конструкцией, также может быть использована для запуска двигателя с более низким напряжением. Соединения «звезда-треугольник» дают низкий пусковой ток, составляющий лишь треть от тока при прямом пуске от сети.

Пускатели

звезда-треугольник особенно подходят для с высокой инерцией , когда нагрузка включается после полной скорости нагрузки.

Кривая пуска-треугольника — синхронная скорость / крутящий момент при полной нагрузке

Вернуться к методам ↑

Недостатки Y-Δ

Но они также снижают пусковой момент примерно до 33%. Двигатель запускается по схеме Y, разгоняется и переключается на соединение звезда-треугольник. Этот метод может использоваться только с асинхронными двигателями, которые подключены по схеме треугольник к источнику питания .

Если переключение со звезды на треугольник происходит на слишком низкой скорости, это может вызвать скачок тока , который возрастает почти до соответствующего значения DOL. В течение даже небольшого периода переключения с пуска на соединение треугольником двигатель очень быстро теряет скорость , что также требует более высокого импульса тока после подключения к треугольнику.

На двух рисунках справа показаны две особенности, которые следует учитывать при пуске со звезды на треугольник. Стартер сначала подключает двигатель в звезду (контакторы K1 и K3). По истечении определенного периода времени — который зависит от индивидуальных потребностей — он подключает двигатель к контактору треугольник K3 размыкается и контактору K2 замыкается.

Кривая пускателя звезда-треугольник — синхронная скорость / ток полной нагрузки

Пусковой крутящий момент и ток значительно ниже при пуске со звезды на треугольник, чем при прямом пуске: одна треть от эквивалентного значения прямого тока.

Несоответствие кривой крутящего момента двигателя и скорости крутящего момента нагрузки. В показанном здесь примере двигатель будет медленно разгоняться до примерно 50% номинальной скорости .

Несоответствие кривой крутящего момента двигателя и кривой скорости крутящего момента нагрузки

Вернуться к методам ↑

Сравнение прямого запуска и запуска по схеме звезда-треугольник

На следующих графиках показаны токи для насоса Grundfos CR, запущенного с двигателем Grundfos MG 7,5 кВт посредством прямого и звездообразного пуска, соответственно.Как вы увидите, метод прямого пуска имеет очень высокий ток при заторможенном роторе, который в конечном итоге выравнивается и становится постоянным.

Прямой пуск двигателя Grundfos 7,5 кВт, установленного на насосе Grundfos CR

Метод пуска со звезды на треугольник отличается более низким током при заторможенном роторе, но достигает пика во время процесса пуска при переключении со звезды на треугольник.

При запуске звездой (t = 0,3 с) ток снижается .

Пуск со звезды на треугольник двигателя Grundfos мощностью 7,5 кВт, установленного на насосе Grundfos CR

Однако, когда переключается со звезды на треугольник (при t = 1,7 с), импульс тока достигает того же уровня, что и ток заторможенного ротора, наблюдаемый при прямом пуске от сети. Импульс тока может даже стать выше , потому что двигатель в течение периода переключения не запитан, что означает, что он снижает скорость до того, как будет подано полное напряжение (дельта-напряжение).

Вернуться к методам ↑

Ссылка // The Motor Book — Grundfos (Загрузить)

,Обзор подключения трансформатора

звезда-треугольник

Паспортная табличка силового трансформатора General Electric (силовой трансформатор подстанции 50 МВА с переключателем ответвлений)

Обзор соединения звезда-треугольник

В этом типе подключения трансформатора первичная обмотка подключается звездой, а вторичная подключается треугольником, как показано на , рис. 1, ниже.

Рисунок 1 — Подключение трансформатора — звезда-треугольник

Напряжения на первичной и вторичной сторонах могут быть представлены на векторной диаграмме, как показано на Рис. 2 ниже.

Рисунок 2 — Фазорная диаграмма с напряжениями на первичной и вторичной сторонах

Ключевые моменты

1. Как первичный в соединении звездой
2. Линейное напряжение на первичной стороне = √3 X Фазное напряжение на первичной стороне. Итак
3. Фазное напряжение на первичной стороне = Линейное напряжение на первичной стороне / √3
4. Коэффициент трансформации сейчас (K) = напряжение вторичной фазы / напряжение первичной фазы
5. Напряжение вторичной фазы = K X напряжение первичной фазы.
6. В качестве вторичной обмотки в треугольнике:
7. Напряжение линии на вторичной стороне = фазное напряжение на вторичной стороне.
8. Напряжение вторичной фазы = K X напряжение первичной фазы. = K X (линейное напряжение на первичной стороне / √3)
9. Напряжение вторичной фазы = (K / √3) X Линейное напряжение на первичной стороне.
10. Имеется сдвиг фазы на +30 или -30 градусов между напряжением вторичной фазы и напряжением первичной фазы

Преимущества соединения звезда-треугольник

1. Первичная сторона подключена звездой. Следовательно, требуется меньшее количество оборотов.Это делает подключение экономичным для больших высоковольтных понижающих силовых трансформаторов.
2. Нейтраль первичной обмотки может быть заземлена во избежание искажений.
3. Нейтральная точка позволяет работать с обоими типами нагрузок (однофазной или трехфазной).
4. Хорошо справляются с большими неуравновешенными грузами.
5. Соединение Y-D не имеет проблем с составляющими третьей гармоники из-за циркулирующих токов inD. Он также более устойчив к несбалансированным нагрузкам, поскольку D частично перераспределяет любой возникающий дисбаланс.
6. По обмотке, соединенной треугольником, проходит ток третьей гармоники, благодаря которому потенциал нейтральной точки стабилизируется. Некоторая экономия в стоимости изоляции достигается, если сторона ВН соединена звездой. Но на практике сторона ВН обычно подключается по схеме треугольника, так что трехфазные нагрузки, такие как двигатели, и однофазные нагрузки, такие как осветительные нагрузки, могут питаться от стороны НН по трехфазной четырехпроводной системе.
7. В качестве заземляющего трансформатора: в энергосистеме. В основном заземленный трансформатор Y- ∆ используется только для обеспечения хорошего источника заземления в незаземленной системе треугольником.Возьмем, например, систему распределения, питаемую от подключенного (т.е. незаземленного) источника питания ∆ .
   .
   Если требуется подключить нагрузку между фазой и землей к этой системе, к системе подключается блок заземления, как показано на Рисунок 3 ниже: Рисунок 3 — Трансформатор заземления Y-D
8. Эта система — заземляющая батарея, подключенная к системе, как показано на Рисунок 3 . Обратите внимание, что подключенная обмотка не подключена ни к какой внешней цепи в Рисунок 3 .
9. При токе нагрузки, равном 3-кратному i, каждая фаза заземленной обмотки Y обеспечивает одинаковый ток i, при этом подключенная вторичная обмотка заземляющего банка обеспечивает количество ампер-витков, необходимых для компенсации ампер-витков первичной обмотки. , Обратите внимание, что батарея заземления не подает на нагрузку никакой реальной мощности; он нужен только для того, чтобы обеспечить наземный путь. Вся мощность, необходимая для нагрузки, обеспечивается двумя фазами незаземленного источника питания.

Недостатки соединения звезда-треугольник

В этом типе подключения вторичное напряжение не совпадает по фазе с первичным.Следовательно, невозможно использовать это соединение параллельно с трансформатором, подключенным по схеме звезда-звезда или треугольник.

Одна проблема, связанная с этим подключением, заключается в том, что вторичное напряжение сдвигается на 30 ⁰ относительно первичного напряжения. Это может вызвать проблемы при параллельном подключении 3-фазных трансформаторов, поскольку вторичные напряжения трансформаторов должны быть синфазными для параллельного включения. Поэтому мы должны обращать внимание на эти сдвиги.

Если вторичная обмотка этого трансформатора должна быть соединена параллельно с вторичной обмоткой другого трансформатора без сдвига фаз, возникнет проблема.

Приложение

Обычно используется для трансформаторов питания. Этот тип подключения обычно используется на стороне подстанции линии передачи. Основное использование этого соединения — понижение напряжения. Нейтраль на первичной стороне заземлена. Видно, что между напряжениями первичной и вторичной линии существует разность фаз 30 °.

Обычно используется в понижающем трансформаторе . , Y-соединение на стороне ВН снижает затраты на изоляцию. Нейтральная точка на стороне ВН может быть заземлена, что обеспечивает устойчивость по отношению к несимметричным нагрузкам.Как, например, в конце ЛЭП. Нейтраль первичной обмотки заземлена.

В этой системе коэффициент линейного напряжения составляет 1 / √3 кратности поворота трансформатора, а вторичное напряжение отстает от первичного напряжения на 30 °. Также в нем протекают токи третьей гармоники, чтобы получить синусоидальный поток.

,

No related posts.