Пуск асинхронного двигателя переключением со звезды на треугольник

Асинхронный двигатель

Кроме реостатного и прямого способов пуска асинхронных двигателей существует другой распространенный способ – переключением со звезды на треугольник.

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 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. В общем, нужно четко скорректировать время переключения. На третьем этапе, когда обмотка статора уже соединена треугольником, двигатель переходит в установившийся режим работы.

Смысл этого способа в том что, при соединении обмоток статора звездой, фазное напряжение в них понижается в 1,73 раз. В такое же количество раз уменьшается и фазный ток, который протекает в обмотках статора. При соединении обмоток статора треугольником фазное напряжение равно линейному, а фазный ток в 1,73 раза меньше линейного. Получается, что соединяя обмотки звездой, мы уменьшаем линейный ток в 3 раза.

Чтобы не запутаться в цифрах, давайте рассмотрим пример.

Допустим, рабочей схемой обмотки асинхронного двигателя является треугольник, а линейное напряжение питающей сети 380 В. Сопротивление обмотки статора Z=20 Ом. Подключив обмотки в момент пуска звездой, уменьшим напряжение и ток в фазах.

Ток в фазах равен линейному току и равен

После разгона двигателя, переключаем со звезды на треугольник и получаем уже другие значения напряжений и токов.

Как видите линейный ток при соединении треугольником больше в 3 раза линейного тока при соединении звездой.

Данный способ запуска асинхронного двигателя применяется в тех случаях, когда присутствует небольшая нагрузка, либо когда двигатель работает на холостом ходу. Это связано с тем, что при уменьшении фазного напряжения в 1,73 раза, согласно формуле для пускового момента которая предоставлена ниже, момент уменьшается в три раза, а этого недостаточно, чтобы совершить пуск с нагрузкой на валу.

Где m – количество фаз, U – фазное напряжение обмотки статора,f – частота тока питающей сети, r1,r2,x1,x2-параметры схемы замещения асинхронного двигателя,p – число пар полюсов.

Рекомендуем прочесть статью — торможение асинхронного двигателя.

Пуск электродвигателя способом звезда, треугольник

Главная » Двигатели

Двигатели

Просмотров 4. 9k. Опубликовано 11.06.2018
Обновлено 15.06.2018

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.

Содержание

1. Схема управления
2. Схема питания
3. Предупреждения
4. Переключение с треугольника в звезду

Содержание

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.

Звезда и треугольник в электродвигателе: принцип соединения и отличия

Вся нагрузка в трехфазных цепях подключается по схеме звезда или треугольник. В зависимости от типа потребителей электроэнергии и напряжения в электросети подбирают соответствующий вариант. Если говорить об электродвигателях, то от выбора соединения обмоток зависит возможность его работы в той или иной сети с номинальными характеристиками. В статье рассмотрим чем отличаются звезда и треугольник в электродвигателе, на что они влияют и каков принцип соединения проводов в клеммнике трехфазного двигателя.

• Теория
• В чем разница
• Формулы мощности, тока и напряжения
• Практика — как подобрать схему для конкретного случая
• Переключение звезда-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, ТЭНов (например, ТЭНов электрокотла) и других нагрузок.

Чтобы понять, почему эти схемы соединения элементов трехфазной 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 подключен к разным фазам.

Все изложенное в статье в дальнейшем справедливо для трехфазных асинхронных и синхронных машин.

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

На этом рисунке отличия более заметны, у «звезды» начало обмоток соединено с фазными проводами, а концы соединены между собой, в большинстве случаев нулевой провод от питающего генератора или трансформатора подключен к одной и той же точке нагрузки.

Точка указывает начало обмоток.

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

В чем отличие

Если говорить о подключении однофазных потребителей, кратко разберем на примере трех электротен, то в «звезде» при перегорании одного из них два оставшихся продолжат работу . Если сгорят два из трех, то вообще ни один работать не будет, так как они попарно подключены к линейному напряжению.

В треугольной схеме даже при перегорании 2 десятка элементов третий продолжает работать. Нулевого провода в нем нет, его просто некуда подключить. А в «звезде» он подключается к точке нейтрали, и нужен для выравнивания фазных токов и их симметрии при разных фазных нагрузках (например, 1 нагреватель подключается в одну из ветвей, а 2 параллельно для остальных).

Но если при таком подключении (с другой фазной нагрузкой) выгорит ноль, то и напряжения будут не те (где больше нагрузка проседает, а где меньше — увеличивается). Подробнее об этом мы писали в статье о фазовом дисбалансе.

Следует иметь в виду, что нельзя подключать между фазами обычные однофазные устройства (220В), на 380В. Либо устройства должны быть рассчитаны на такую ​​мощность, либо сеть должна быть с линейным 220В (как в электрические сети с изолированной нейтралью некоторых конкретных объектов, например, судов).

Но, при подключении трехфазного двигателя ноль часто не подключают к середине звезды, так как это симметричная нагрузка.

Формулы мощности, тока и напряжения

Начнем с того, что в схеме звезда есть два разных напряжения — линейное (между линейными или фазными проводами) и фазное (между фазой и нулем). U линейная в 1,73 (корень из 3) раз больше, чем U фазовая. В этом случае линейный и фазный токи равны.

UL = 1,73 * Uph

Il = If

То есть линейное и фазное напряжение соотносятся так, что при линейном напряжении 380 В фаза составляет 220 В.

В «треугольнике» U-линейный и U-фазный равны, а токи различаются в 1,73 раза.

Ul = Uf

IL = 1,73 * IF

Мощность в обоих случаях считать по одним и тем же формулам:

• полная S = 3 * Sph = 3 * (Ul / √3) * I = √3 * Ул*я;
• активный P = √3 * Ul * I * cos φ;
• реактивная Q = √3 * Ul * I * sin φ.

При подключении одной и той же нагрузки к одной и той же U-фазе и U-линейке мощность подключаемых устройств будет различаться в 3 раза.

Предположим, имеется двигатель, работающий от трехфазной сети 380/220 В, и его обмотки рассчитаны на подключение по схеме «звезда» к сети с линейным напряжением 660 В. Тогда при подключении к сети «треугольник» питание U-линии должно быть в 1,73 раза меньше, то есть 380В, что подходит для подключения к нашей сети.

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

Предположим, что ток статора при соединении треугольником в сеть 380В составил 5А, тогда его полная мощность равна:

S = 1,73*380*5 = 3287 ВА

Переключить электродвигатель на «звезду» а мощность уменьшится в 3 раза, так как напряжение на каждой обмотке уменьшилось в 1,73 раза (было 380 на обмотку, а стало 220), и ток тоже в 1,73 раза: 1,73*1, 73=3. Значит, учитывая С учетом приведенных значений мы рассчитаем общую мощность.

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

Как видите, мощность упала в 3 раза!

А что будет если есть другой электродвигатель и он работал в «звезду» в сети 380В и ток статора в те же 5А соответственно и обмотки рассчитаны на соединение в «треугольник» для 220В (3 фазы), но почему-то соединили «треугольником» и подключили к 380В?

В этом случае мощность увеличится в 3 раза, так как напряжение на обмотке теперь наоборот увеличено в 1,73 раза, а ток тот же.

S = 1,73 * 380 * 5 * (3) = 9861 ВА

Мощность двигателя стала больше номинальной в те же 3 раза. Так он просто горит!

Поэтому подключать электродвигатели необходимо по схеме соединения обмоток, соответствующей их номинальному напряжению.

Практика — как подобрать схему для конкретного случая

Чаще всего электрики работают с сетью 380/220В, поэтому давайте рассмотрим, как подключить, звездой или треугольником, электродвигатель к такой трех- фазная электрическая сеть.

В большинстве электродвигателей схема соединения обмоток может быть изменена, для этого в брно есть шесть выводов, они расположены так, что с помощью минимального набора перемычек можно собрать нужную вам схему. Простыми словами: вывод начала первой обмотки расположен над концом третьей, начало 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 выбрать. Схема подключения катушек двигателя особого влияния на режим работы двигателя не оказывает при условии, что номинальные параметры двигателя соответствуют сети. Для этого посмотрите на шильдик и определите, на какое напряжение конкретно рассчитана ваша электромашина.

Обычно маркировка имеет вид:

Δ/Y 220/380

Расшифровывается как:

При межфазном напряжении 220 В соберите обмотки в треугольник, а если 380 — в звезду.

Чтобы просто ответить на вопрос «Как соединить обмотки двигателя?» мы составили для вас таблицу выбора схемы подключения:

Переключение звезда-треугольник для плавного пуска

При пуске двигателя наблюдаются высокие пусковые токи. Поэтому для уменьшения пусковых токов асинхронных двигателей применяют пусковую схему с переключением обмотки со звезды на треугольник. При этом, как было сказано выше, электродвигатель должен быть рассчитан на подключение к «треугольнику» и работу под линейной вашей сетью.

Так, в наших трехфазных сетях электроснабжения (380/220В) для таких случаев используются двигатели номиналом «380/660» Вольт, на «Δ/Y» соответственно.

При пуске обмотки включаются «звездой» при пониженном напряжении 380В (относительно номинального 660В), двигатель начинает набирать обороты и в определенный момент времени (обычно по таймеру, в сложные случаи — по сигналу датчиков тока и скорости) обмотки переключаются на «треугольник» и работают уже на свои номинальные 380 вольт.

На иллюстрации выше описан такой способ пуска двигателей, но в качестве примера показан перекидной переключатель, на практике используются два дополнительных контактора (КМ2 и КМ3), хотя он сложнее обычной схемы для подключения электродвигателя, это не его недостаток. Но у нее есть ряд преимуществ:

• Меньшая нагрузка на электросеть от пусковых токов.
• Соответственно меньше падает напряжение и снижается вероятность остановки связанного оборудования.
• Мягкий пуск двигателя.

У этого решения есть два основных недостатка:

1. Необходимо прокладывать два трехжильных кабеля от расположения контакторов непосредственно к клеммам двигателя.
2. Падает пусковой момент.

Вывод

Как таковых различий в производительности при подключении одного и того же электродвигателя по схеме звезда или треугольник (он просто сгорит, если ошибетесь при выборе). Так же как и нет преимуществ и недостатков ни у одной из схем. Некоторые авторы приводят аргумент, что ток в «звезде» меньше. Но при одинаковой мощности двух разных двигателей, один из которых предназначен для подключения по «звезде», а второй по «треугольнику» к сети, например, 380В, ток будет одинаков. И один и тот же двигатель нельзя переключать «как попало» и «непонятно на что», так как он просто сгорает. Главное подобрать тот вариант, который соответствует напряжению электросети.

Надеемся, что теперь вам стало более понятно, что такое схема звезда и треугольник в электродвигателе, в чем разница в подключении каждого из способов и как выбрать схему для конкретного случая. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Сопутствующие материалы:

• В чем разница между переменным током и постоянным током
• Какая фаза, ноль и заземление для
• Схемы подключения трехфазного электросчетчика

Опубликовано:
27. 04.2019
Обновлено: 27.04.2019

2 комментария

Пуск трехфазного двигателя (звезда-треугольник)

ID	Имя	Обозначение	След	Количество
1	Аварийный_выключатель	У1	ДИП	1
2	Переключатель	С1	ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ_01	1
3	Предохранитель	Ф4, Ф1	ФХ_6С30	2
4	Зеленый	Л1	1X02	1
5	Красный	Л2	1X02	1
6	Реле времени	Т1	НЕТ	1
7	Переключатель	С2,С3,С4,С5,К1. Posted inДвигатель Copyright 2021 Негосударственное частное образовательное учреждение Учебный технический Центр «Светофор». Все права защищены