Звезда и треугольник в электродвигателе: принцип подключения и отличия

Вся нагрузка в трёхфазных цепях соединяется по схеме звезда или треугольник. В зависимости от вида потребителей электроэнергии и напряжения в электросети и выбирают соответствующий вариант. Если говорить об электродвигателях, то от выбора варианта соединения обмоток зависит возможность его работы в конкретной сети с номинальными характеристиками. В статье мы рассмотрим, чем отличаются звезда и треугольник в электродвигателе, на что они влияют и какой принцип подключения проводов в клеммнике трёхфазного двигателя.

• Теория
• В чем разница
• Формулы мощности, тока и напряжения
• Практика — как выбрать схему для конкретного случая
• Переключение со звезды на треугольник для плавного пуска
• Заключение

Теория

Как уже было сказано, схемы соединения звезда и треугольник характерны не только для электродвигателя, но и для обмоток трансформатора, нагревательных элементов (например, тэнов электрокотла) и другой нагрузки.

Чтобы понять почему эти схемы соединения элементов трёхфазной цепи так называются, нужно их несколько видоизменить.

В «звезде», нагрузка каждой из фаз соединена между собой одним из выводов, это называется нейтральная точка. В «треугольнике» каждый из выводов нагрузки подключается к разноимённым фазам.

Всё сказанное в статье далее справедливо для трёхфазных асинхронных и синхронных машин.

Рассмотрим этот вопрос на примере соединения обмоток трёхфазного трансформатора или трёхфазного двигателя (в этом контексте это не имеет значения).

На этом рисунке отличия более заметны, в «звезде» начала обмоток подключаются к фазным проводникам, а концы соединяются вместе, в большинстве случаев к этой же точке нагрузки подключается нулевой провод от питающего генератора или трансформатора.

Точкой обозначены начала обмоток.

То есть в «треугольнике» конец предыдущей обмотки и начало следующей соединяются, и к этой точке подключается питающая фаза. Если перепутать конец и начало — подключаемая машина не будет работать.

В чем разница

Если говорить о подключении однофазных потребителей, кратко разберем на примере трёх электротенов, то в «звезде», если сгорит один из них продолжат работать два оставшихся. Если сгорит два из трёх – вообще ни один не будет работать, поскольку они попарно подключаются на линейное напряжение.

В схеме треугольника даже при перегорании 2 тэнов – третий продолжит работать. В ней нет нулевого провода, его просто некуда подключать. А в «звезде» его подключают к нейтральной точке, и нужен он для уравнивания токов фаз и их симметрии в случае разной нагрузки по фазам (например, в одной из веток подключен 1 ТЭН, а в остальных по 2 параллельно).

Но если при таком соединении (с разной нагрузкой по фазам) отгорит ноль, то напряжения будут неодинаковы (там, где больше нагрузка просядет, а где меньше – возрастёт). Подробнее об этом мы писали в статье о перекосе фаз.

При этом нужно учесть, что подключать обычные однофазные приборы (220В) между фазами, на 380В, нельзя. Либо приборы должны быть рассчитаны на такое питание, либо сеть должна быть с Uлинейным 220В (как в электросетях с изолированной нейтралью некоторых специфичных объектов, например, кораблей).

Но, при подключении трёхфазного двигателя, ноль к средней точке звезды часто не подключают, так как это симметричная нагрузка.

Формулы мощности, тока и напряжения

Начнем с того что в схеме звезды есть два разных напряжения – линейное (между линейными или фазными проводами) и фазное (между фазой и нулём). Uлинейное в 1,73 (корень из 3) раз больше Uфазного. При этом линейный и фазный токи равны.

Uл=1,73*Uф

Iл=Iф

То есть линейное и фазное напряжение соотносятся так, что при линейном в 380В, фазное равно 220В.

В «треугольнике» Uлинейное и Uфазное равны, а токи отличаются в 1,73 раза.

Uл=Uф

Iл=1,73*Iф

Мощность в обоих случаях считают по одинаковым формулам:

• полная S = 3*Sф = 3*(Uл/√3)*I = √3*Uл*I;
• активная P = √3*Uл*I*cos φ;
• реактивная Q = √3*Uл*I*sin φ.

При подключении одной и той же нагрузки на те же Uфазное и Uлинейное, мощность подключённых приборов будет отличаться в 3 раза.

Допустим, есть двигатель, который работает от трёхфазной сети 380/220В, а его обмотки рассчитаны на подключение по «звезде» к электросети с Uлинейным в 660В. Тогда при подключении в «треугольник» питающее Uлинейное должно быть в 1,73 раза меньше, то есть 380В, что подходит для подключения к нашей сети.

Приведем расчеты, чтобы показать, какие отличия для двигателя будут при переключении обмоток с одной схемы на другую.

Допустим, что ток статора при подключении в треугольник в сеть 380В был 5А, тогда полная его мощность равняется:

S=1,73*380*5=3287 ВА

Переключим электродвигатель на «звезду» и мощность снизится в 3 раза, так как напряжение на каждой обмотке снизилось в 1,73 раза (было 380 на обмотку, а стало 220), и ток тоже в 1,73 раза: 1,73*1,73=3. Значит с учетом пониженных величин проведем расчет полной мощности.

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

Как видите – мощность упала в 3 раза!

Но что будет, если есть другой электродвигатель и он работал в «звезде» в сети 380В и током статора в те же 5А, соответственно и обмотки рассчитаны для подключения в «треугольник» на 220В (3 фазы), но по какой-то причине их соединили именно в «треугольник» и подключили к 380В?

В этом случае мощность вырастет 3 раза, так как напряжение на обмотку теперь наоборот увеличилось в 1,73 раза и ток во столько же.

S=1,73*380*5*(3)=9861 ВА

Мощность двигателя стала больше номинальной в эти самые 3 раза. Значит он просто сгорит!

Поэтому нужно подключать электродвигатель по той схеме соединения обмоток, которая соответствует их номинальному напряжению.

Практика — как выбрать схему для конкретного случая

Чаще всего электрики работают с сетью 380/220В, так рассмотрим же как подключить, звездой или треугольником, электродвигатель к такой трёхфазной электросети.

В большинстве электродвигателей может быть изменена схема соединения обмоток, для этого в брно есть шесть клемм, расположены они таким образом, чтобы с помощью минимального набора перемычек можно было собрать нужную вам схему. Простыми словами: вывод начала первой обмотки расположен над концом третьей, начала второй, над концом первой, начало третьей над концом второй.

Как отличить два варианта подключения электродвигателя вы видите на рисунке ниже.

Поговорим о том, какую схему выбирать. Схема подключения катушек электродвигателя не имеет особого влияния на режим работы двигателя, при условии соответствия номинальным параметрам двигателя питающей сети. Для этого смотрим на шильдик и определяем, на какие напряжения рассчитана конкретно ваша электрическая машина.

Обычно маркировка имеет вид:

Δ/Y 220/380

Это расшифровывается так:

Если межфазное напряжение равно 220 – собирайте обмотки в треугольник, а если 380 – в звезду.

Чтобы просто ответить на вопрос «Как соединить обмотки у двигателя?» мы сделали для вас таблицу выбора схемы соединения:

Переключение со звезды на треугольник для плавного пуска

При запуске электродвигателя наблюдаются высокие пусковые токи. Поэтому для снижения пусковых токов асинхронных двигателей используется схема пуска с переключением обмоток со звезды на треугольник. При этом, как было сказано выше, электродвигатель должен быть рассчитан подключение в «треугольник» и работе под Uлинейным вашей сети.

Таким образом в наших трёхфазных электросетях (380/220В) для таких случаев используют двигатели номинальными «380/660» Вольт, для «Δ/Y» соответственно.

При пуске обмотки включаются «звездой» на пониженное напряжение 380В (относительно номинальных 660В), двигатель начинает набирать обороты и в определенный момент времени (обычно по таймеру, в усложненных вариантах — по сигналу датчиков тока и оборотов) обмотки переключаются в «треугольник» и работают уже на своих номинальных 380 вольтах.

На иллюстрации выше описан такой способ пуска двигателей, но в качестве примера изображен перекидной рубильник, на практике же используют два дополнительных контактора (КМ2 и КМ3), она хоть и сложнее обычной схемы подключения электродвигателя, но это не является её недостатком. Зато у неё целый ряд преимуществ:

• Меньше нагрузка на электросеть от пусковых токов.
• Соответственно меньшие просадки напряжения и уменьшается вероятность остановки сопутствующего оборудования.
• Мягкий пуск двигателя.

Есть два главных недостатка этого решения:

1. Нужно прокладывать два трёхжильных кабеля от места расположения контакторов непосредственно до клемм двигателя.
2. Падает пусковой момент.

Заключение

Как таковые различия в рабочих характеристиках при подключении одного и того же электродвигателя по схеме звезда или треугольник нет (он просто сгорит, если вы ошибетесь при выборе). Также, как и нет преимуществ и недостатков какой-либо из схем. Некоторые авторы приводят в качестве аргумента то, что в «звезде» ток меньше. Но при аналогичной мощности двух разных двигателей, один из которых рассчитан на подключение в «звезде», а второй в «треугольнике» к сети, например, 380В — ток будет одинаковым. А один и тот же двигатель нельзя переключать «как попало» и «непонятно для чего», так как он просто сгорит. Главное выбирать тот вариант, который соответствует напряжению питающей сети.

Надеемся, теперь вы стало больше понятно про то, что собой представляет схема звезда и треугольник в электродвигателе, какая разница в подключении каждым из способов и как выбрать схему для конкретного случая. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Материалы по теме:

• Чем отличается переменный ток от постоянного
• Для чего нужны фаза, ноль и заземление
• Схемы подключения трехфазного электросчетчика

в чем отличия и основные особенности

Асинхронный двигатель питается от трехфазной сети переменного тока. Для работы может использоваться соединение треугольником и звездой. Для того чтобы все смогло стабильно работать, необходимо применять созданные для этого специальные перемычки, будь то соединение звездой или треугольником. Это наиболее удобные варианты для соединения и, соответственно, имеющие высокую степень надежности.

• Отличия соединений
• Подключение звездой
• Схема треугольником
• Комбинация из звезды и треугольника
• Дополнительные советы

Отличия соединений

Для начала следует выяснить, в чем разница звезды и треугольника. Если подойти к подобному вопросу с точки зрения электротехники, то первый вариант дает возможность двигателю работать более плавно и мягко. Но есть один момент: двигатель не сможет выйти на полную мощность, которая представлена в характеристиках технического плана.

Соединение треугольником дает возможность двигателю в скором времени достичь максимальной мощности. Следовательно, на полную мощность применяется КПД устройства. Однако, есть серьезный недостаток, который заключается в больших пусковых токах.

Борьба с такими явлениями, как высокие показатели пусковых токов, состоит в подключении к схеме реостата пуска. Это дает возможность осуществить гораздо более плавный пуск двигателя и улучшить его рабочие характеристики.

Подключение звездой

Соединение звездой заключается в том, что концы всех 3 обмоток воссоединяются в общую точку под названием нейтраль. Если в наличии имеется нейтральный провод, то такая схема считается четырехпроводной, при его отсутствии — она трехпроводная.

Начало у выводов закрепляется к определенным фазам сети питания. Напряжение, которое приложено к этим фазам, равняется 380 вольтам или 660 вольтам. К основным плюсам такой схемы следует отнести:

• Безостановочная работа двигателя на протяжении длительного времени и с устойчивостью.
• Благодаря понижению мощности оборудования повышаются надежность и время эксплуатации для схемы звезда.
• Пуск привода электрического типа благодаря такому соединению обладает повышенной плавностью.
• Есть возможность для влияния на параметры кратковременной перегрузкой.
• При работе корпус у оборудования не станет доступен для перегрева.

Имеется оборудование с соединением обмоток внутри. Поскольку на колодку подобного оборудования ставят только три вывода, то прочие методы соединения не могут быть применимы. Такое исполнение не требует наличия квалифицированных специалистов.

Схема треугольником

Вместо схемы звезда можно использовать соединение треугольником, суть которого в соединении концов и начал обмоток последовательным образом. Конец у обмотки фазы С замыкает цепь и создает целый контур. За счет такой формы получающаяся схема будет более эргономичной.

На каждой из обмоток имеется линейное напряжение 220 или 380 вольт. Из основных достоинств схемы имеются:

1. Мощность электрических двигателей достигает наивысшего значения.
2. Применение соответствующего реостата для более плавного пуска.
3. Значительно увеличенный момент вращения.
4. Высокие показатели тяговых усилий.

Применяют треугольник в таких механизмах, где требуются весомые пусковые нагрузки и энергия для мощных механизмов. Значительный момент вращения достигается ростом показателей ЭДС самоиндукции. Вызвано такое явление большими токами протекания.

Комбинация из звезды и треугольника

Если конструкция сложного типа, то используют комбинированный метод звезды и треугольника. Использование подобного способа ведет к тому, что сильно возрастает мощность. Но в случае, когда двигатель не может подойти по техническим характеристикам, все будет перегреваться и сгорит.

Чтобы снизить линейное напряжение в обмотках статора, следует применить схему звезда. После снижения протекающего тока начнется увеличение частоты. Схема релейно-контактного типа помогает переключить треугольник на звезду.

Именно эта комбинация выдает наибольшую надежность и значительную продуктивность применяемого оборудования без опасений в плане выхода из строя. Эта схема эффективна для двигателей, где задействована облегченная схема пуска. Но при понижении пускового тока и неизменном моменте ее применять не стоит. Альтернативой служит фазный ротор с реостатом для пуска.

Дополнительные советы

Ток во время пуска двигателя в 7 раз превосходит рабочий ток. Мощность в полтора раза выше при соединении треугольником, пуск с высокой плавностью при этом получается с помощью проводов частотного типа.

Метод воссоединения звездой требует учета того момента, что нужно исправлять перекосы фаз, иначе есть риск выхода оборудования из строя.

Линейные и фазные напряжения при треугольнике равняются между собой. Если требуется включить двигатель в бытовую сеть, то нужен фазосдвигающего вида конденсатор. Таким образом, использование схемы треугольником или звездой зависит от конструкции двигателя и требований бытовой сети. Потому следует внимательно смотреть на показатели двигателя и необходимые параметры, которые требуется увеличить для более эффективной работы конструкции.

Разница между соединением «звезда» и «треугольник» (со сравнительной таблицей)

Различия между соединением по схеме «звезда» и «треугольник» объясняются с учетом различных факторов, таких как базовое определение соединений, наличие нейтральной точки, соединение клемм, соотношение между линейным током и фазным током, а также между линейным и фазным напряжением, скорость, уровень изоляции, количество витков, тип системы и использование сети и т. д.

Различия между соединением «звезда» и «треугольник» приведены ниже в таблице формы .

ОСНОВА	СОЕДИНЕНИЕ ЗВЕЗДОЙ	СОЕДИНЕНИЕ ТРЕУГОЛЬНИКОМ
Основное определение	Клеммы трех ветвей подключены к общей точке. Сформированная сеть известна как Star Connection.	Три ветви сети соединены таким образом, что образуют замкнутый контур, известный как дельта-соединение.
Соединение клемм	Начальная и конечная точки, то есть одинаковые концы трех катушек, соединены вместе.	Конец каждой катушки соединен с начальной точкой другой катушки, что означает, что противоположные клеммы катушек соединены вместе.
Нейтральная точка	Нейтральная или звездная точка существует в звездообразном соединении.	Нейтральная точка не существует в соединении треугольником.
Соотношение между линейным и фазным током	Линейный ток равен фазному току.	Линейный ток равен корню, умноженному на трехкратный фазный ток.
Соотношение между линейным и фазным напряжением	Линейное напряжение равно троекратному корню из фазного напряжения	Линейное напряжение равно фазному напряжению.
Скорость	Скорость двигателей, соединенных звездой, низкая, так как они получают 1/√3 напряжения.	Скорость двигателей, соединенных треугольником, высока, потому что на каждую фазу подается суммарное линейное напряжение.
Фазное напряжение	Фазное напряжение ниже линейного в 1/√3 раза.	Фазное напряжение равно линейному напряжению.
Количество витков	Требуется меньшее количество витков	Требуется большое количество витков.
Уровень изоляции	Требуется низкий уровень изоляции.	Требуется высокая изоляция.
Тип сети	В основном используется в сетях передачи электроэнергии.	Используется в сетях распределения электроэнергии.
Полученное напряжение	При соединении звездой каждая обмотка получает 230 вольт	При соединении треугольником каждая обмотка получает 414 вольт.
Тип системы	Как трехфазная, четырехпроводная, так и трехфазная, трехпроводная система могут быть получены при соединении звездой.	Трехфазная четырехпроводная система может быть получена из соединения треугольником.

В этой статье объясняется разница между соединением «звезда» и «треугольник». В трехфазной цепи есть два типа соединений. Один известен как Star Connection, а другой — Delta Connection. Соединение по схеме «звезда» имеет общую точку или точку «звезда», к которой все три клеммы подключаются в форме звезды, как показано ниже:

При соединении по схеме «треугольник» все три клеммы соединяются вместе, образуя замкнутый контур. В нем нет общей или нейтральной точки, и он используется для передачи энергии на короткие расстояния. Схема подключения показана ниже:

1. Клеммы трех ветвей подключены к общей точке. Сформированная сеть известна как Star Connection . Три ветви сети соединены таким образом, что образуют замкнутый контур, известный как Delta Connection .
2. В звездообразном соединении начальный и конечный концы трех катушек соединяются вместе в общую точку, известную как нейтральная точка . Но при соединении треугольником нейтральной точки нет. Конец каждой катушки соединен с начальной точкой другой катушки, что означает, что противоположные клеммы катушек соединены вместе.
3. При соединении звездой линейный ток равен фазному току, тогда как при соединении треугольником линейный ток равен корню, умноженному на трехкратный фазный ток.
4. При соединении звездой линейное напряжение равно троекратному корню фазного напряжения, тогда как при соединении треугольником линейное напряжение равно фазному напряжению.
5. Скорость двигателей, соединенных звездой, низкая, так как они получают 1/√3 напряжения, но скорость двигателей, соединенных треугольником, высока, поскольку на каждую фазу подается общее линейное напряжение.
6. При соединении по схеме «звезда» фазное напряжение в 1/√3 раза ниже линейного напряжения, тогда как при соединении по схеме «треугольник» фазное напряжение равно линейному напряжению.
7. Соединения «звезда» в основном требуются для сети передачи электроэнергии на большие расстояния, тогда как соединение «треугольник» в основном используется в распределительных сетях и используется для более коротких расстояний.
8. При соединении звездой каждая обмотка получает 230 вольт, а при соединении треугольником каждая обмотка получает 415 вольт.
9. Как 3-фазные 4-проводные, так и 3-фазные 3-проводные системы могут быть получены при соединении звездой, тогда как при соединении треугольником могут быть получены только 3-фазные 4-проводные системы.
10. Уровень изоляции, требуемый при соединении по схеме «звезда», невелик, а при соединении по схеме «треугольник» требуется высокий уровень изоляции.

Эти точки различают соединение по схеме «звезда» и «треугольник».

Зачем выбирать соединение треугольником, а не звездой для трехфазного двигателя с ЧРП?

спросил
5 лет, 10 месяцев назад

Изменено
3 года, 7 месяцев назад

Просмотрено
64к раз

\$\начало группы\$

Что касается конкретного приложения, почему лучше использовать соединение по схеме «треугольник», а не по схеме «звезда»? У меня есть двигатель/насос, подключенный к частотно-регулируемому приводу в дельте. Для моего приложения мне необходимо отрегулировать скорость потока воды в трубопроводе. Мотор был в дельте изначально, когда проект был дан. Я предполагаю, что они используют соединение треугольником, потому что при использовании частотно-регулируемого привода нет необходимости в большом токе для запуска двигателя, потому что нет прямого онлайн-пуска. Двигатель будет ускоряться в соответствии со временем разгона частотно-регулируемого привода и заданной частотой. Треугольник также может обеспечить более высокий крутящий момент, чем звезда. Верно ли мое предположение? Кроме того, почему бы мне не подключить его в звезду?

• асинхронный двигатель
• частотно-регулируемый привод
• треугольник

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Для данного двигателя принципиальная разница между соединениями по схеме «звезда» и «треугольник» заключается в том, что номинальное напряжение для соединения по схеме «звезда» составляет 1,731 X номинальное напряжение для соединения по схеме «треугольник». Таким образом, двигатель может быть рассчитан на работу при любом из двух напряжений: 240 В, треугольник или 415 В, например, звезда. Если вы соедините двигатель треугольником и подключите его к 415 В, это слишком большое напряжение для конструкции. Двигатель потребляет чрезмерный ток и перегревается. Если вы подключите звезду напряжения и подключите ее к 240 вольтам, то этого напряжения недостаточно для конструкции. Поскольку допустимый крутящий момент пропорционален квадрату скорости, двигатель сможет создавать только около 33% номинального крутящего момента без замедления и потребления слишком большого тока. С частотно-регулируемым приводом эффект будет таким же, двигатель будет создавать меньший крутящий момент на ампер тока.

Для нормальной работы двигателя с ЧРП выбора нет, необходимо подключить двигатель на напряжение, соответствующее номинальному напряжению ЧРП. Максимальное номинальное выходное напряжение частотно-регулируемого привода обычно совпадает с номинальным входным напряжением питания.

Что можно сделать с ЧРП, так это использовать соединение двигателя треугольником с ЧРП 415 В, но настроить ЧРП на выходное напряжение 240 В при 50 Гц и 415 В при 86 Гц. Это увеличило бы номинальную мощность двигателя X 1,731, потому что двигатель имеет почти такой же крутящий момент на высокой скорости.