Как включить однофазную нагрузку по схеме звезда

Включение нагрузки звездой и треугольником в сеть трехфазного тока

Включение нагрузки звездой и треугольником в сеть трехфазного тока. Трехфазный ток передается четырех или трехпроводной системой переменного тока. Потребители энергии могут быть включены в сеть по схеме «звезда» и по схеме «треугольник». Приемники энергии. Показать больше

Включение нагрузки звездой и треугольником в сеть трехфазного тока. Трехфазный ток передается четырех или трехпроводной системой переменного тока. Потребители энергии могут быть включены в сеть по схеме «звезда» и по схеме «треугольник». Приемники энергии, включенные в четырехпроводную систему звездой (рисунок), одним проводом подсоединены к линейному проводу, а другим — к нулевому. Схема четырехпроводной системы. Векторная диаграмма напряжений при неравномерной нагрузке и отсутствии нулевого провода. Выше мы установили, что при соединении обмоток в звезду в случае равномерной нагрузки соотношения между линейными и фазными значениями напряжений и токов таковы: Uл = √3Uф и Iл=Iф. Ток нулевого провода, равный геометрической сумме токов трех фаз, т. е. ΙО = ΙА + ΙВ + ΙС, при равномерной нагрузке равен нулю. Следовательно, в нулевом проводе ток проходить не будет и надобность в нем отпадает. Поэтому трехфазные двигатели переменного тока при равномерной нагрузке включаются в сеть звездой бе Спрятать

• Похожие публикации
• Поделиться
• Код вставки
• Добавить в избранное
• Комментарии

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

U л = U ф ⋅ 3 U _л= U _ф cdot sqrt

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

I л = I ф ⋅ 3 I _л=I _ф cdot sqrt

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:

M n = m ⋅ U 2 ⋅ r 2 ´ ⋅ p 2 ⋅ π ⋅ f ( ( r 1 + r 2 ´ ) 2 + ( x 1 + x 2 ´ ) 2 ) M _n = < m cdot U^2 cdot acute r_2 cdot p >over < 2 cdot %pi cdot f( ( r _1 + acute r _2 )^2 + ( x_1 + acute x_2 )^2 )>

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:

U ф = U л 3 = 380 3 = 220 В U _ф= over < sqrt> = over =220В
Фазный ток равен линейному току и равен:
I ф = I л = U ф Z = 220 10 = 22 A I _ф=I _л= over = over =22A

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:

U ф = U л = 380 B U _ф=U _л =380B
I ф = U ф Z = 380 10 = 38 A I _ф = over = over =38A
I л = 3 ⋅ I ф = 3 ⋅ 38 = 65 ,8 A I _л= sqrt <3>cdot I _ф=sqrt <3>cdot38=65,8A

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. 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. 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. 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.

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

• Статья «Запуск асинхронного электродвигателя по схеме «Звезда-треугольник» номиналом 30 кВт с использованием реле времени Finder 80.82» в pdf-формате — 1,37 МБ

Как подключить 3-х фазный двигатель от однофазной сети

Станки, насосы и другое оборудование обычно оснащается трехфазными электродвигателями. Что делать при отсутствии сети на 380 В? Рассмотрим способы подключения трехфазного двигателя в электросеть 220 В.

В домашнем хозяйстве часто применяют электрооборудование, бывшее в длительной эксплуатации. Рекомендуется начать с проверки технического состояния электродвигателя. Это поможет существенно сократить время работ, исключить ошибки, а также снизить риск возникновения аварий.

• Осматривают корпус. Крышки с боков статора должны быть плотно притянуты к средней части, наличие зазоров, ослабление винтовых соединений не допускается.
• Провернуть ротор рукой. При этом нужно обратить внимание на биение вала или заклинивание вращающейся части.

Если есть возможность, лучше запустить двигатель без нагрузки. При вращении ротора не должно быть биений, ударов, посторонних шумом. Ротор должен вращаться свободно. Также желательно разобрать статор, промыть подшипники, заменить смазку.

Далее следует проверить схему соединения обмоток статора. Характеристики указаны на металлической табличке или шильдике на корпусе. Параметры соответствуют фактическим характеристикам только в том случае, если схема электродвигателя не была изменена. Кроме того, шильдик может быть утрачен, а информация стерта за время длительной эксплуатации.

В этом случае требуется проверить схему сборки самому. В статоре расположены 3 обмотки, выводы которых выведены в клеммную коробку.

В ней находится 6 клемм, соединенных с началом и концом каждой обмотки.

Для их соединения применяют перемычки.

Обмотки асинхронных трехфазных электродвигателей могут быть соединены «звездой» или «треугольником». На рисунке ниже указано расположение перемычек при каждом типе соединений.

Существуют двигатели специального исполнения. Схема таких электрических машин уже собрана внутри корпуса, клеммник в этом случае имеет только 4 ввода для подключения 3 фазных и нулевой жилы.

Наконец у старых электродвигателей маркировка начал и концов обмоток может вовсе отсутствовать. Для правильного подключения к сети выводы необходимо определить и промаркировать.

Работа выполняется в 2 этапа:

• Определение самих обмоток. Для этого используют универсальный мультиметр или тестер в режиме измерения сопротивления. Один из щупов ставится на любой вывод, вторым поочередно касаются остальных концов. При нулевых показаниях прибора маркируют выводы обмоток.
• Определение и маркировка начал и концов обмоток. Для этого нужен вольтметр и источник переменного напряжения. Далее соединяют 2 вывода разных обмоток и подают на оставшиеся концы напряжение. При наличии напряжения на вольтметре соединенные выводы – начало одной и конец другой обмотки. При отсутствии напряжения подключены или 2 начала и 2 конца.

Далее выводы, где нет напряжения, предварительно маркируют как начала. Затем соединяют найденное начало одной из обмоток с любым выводом, на которое уже подавалось напряжение. Таким образом, выявляют все оставшиеся выводы.

Вместо источника низкого переменного напряжения можно использовать батарейку на 4,5 или 9 В и вольтметр постоянного тока. Плюс и минус источника питания подключается к выводам любой обмотки. К концам другой – вольтметр постоянного тока.

В момент разрыва контакта обмотки с батарейкой прибор покажет некоторое значение напряжения. Далее подключают вольтметр к другой обмотке и таким же способом фиксируют показания. При использовании универсального прибора устанавливают режим «измерение постоянного напряжения» необходимо, чтобы вольтметр показывал полярность. Можно выбрать стрелочный прибор с возможностью измерения полярности, то есть стрелка должна отклоняться в «+» или «-».

При разрыве контакта обмотки с батарейкой, прибор в цепи обмотки В и обмотке С должен давать одинаковые показания«+» или «-». Если полярность измерений отличается, нужно поменять местами концы B1 и B2 или C1 и C2.

При правильном определении выводов, при разрыве контакта источника постоянного напряжения с любой из обмоток на двух других должно возникать импульсное напряжение одинаковой полярности.

Для маркировки концов лучше применять бирки (кембри) из ПВХ трубки диаметром больше сечения проводов с изоляцией. Подписывать можно любым маркером.

Главное – не смазать надпись. В противном случае придется определять концы и начала обмоток заново.

Еще один важный момент при определении состояния двигателя – проверка изоляции обмоток. При снижении сопротивления покрытий проводов возникает избыточный нагрев, межвитковые замыкания.

Для измерения сопротивления изоляции нужен мегаомметр с напряжением на выходе 1 кВ. Сопротивление изоляции обмоток определяют относительно корпуса и друг друга. Мегаомметр должен показать величину не менее 0,5 МОм. При меньших значениях необходимо отдать электродвигатель на перемотку.

Выявить явные межвитковые замыкания можно обычным омметром. Для этого нужно измерить сопротивления обмоток и сравнить полученные значения. Результаты измерений должны совпадать для всех трех обмоток. Различные значения означают наличие замыканий. Таким способом невозможно определить ухудшение качества изоляции, которое приведет к пробою во время работы двигателя.

Измерение сопротивления изоляции – обязательное условие перед пуском электродвигателя под нагрузкой. Это поможет избежать серьезных аварий и связанных с ними травм.

Проверка состояния трехфазного двигателя перед включением в сеть 220 необходима. Это поможет отличить ошибки подключения от неисправностей самого силового агрегата и сэкономить время.

Работа трехфазного электродвигателя в однофазном режиме: схемы подключения

При включении трехфазного электродвигателя в однофазную сеть возникает пульсирующее магнитное поле. Для старта двигателя нужен сдвиг фаз относительно друг друга не менее чем на 900. Для этого применяют резистивные, емкостные, индуктивные пусковые элементы, включаемые в цепь одной из обмоток. При этом схема трехфазного электродвигателя становится эквивалентной однофазной электрической машине.

В схеме с пусковым резистором сдвиг фаз достигается более медленным намагничиванием одной из обмоток. Такой способ имеет значительные недостатки: большие потери мощности на сопротивление и перегрев электродвигателя при длительной работе. Схемы с индуктивными пусковыми элементами также обладают недостатками.

На практике для включения трехфазных электрических машин в однофазную сеть пусковые резисторы и катушки практически не используют.

Самая распространенная схема – включение через конденсатор. Емкостные элементы гораздо компактнее резисторов, не обладают активным сопротивлением. К недостаткам конденсаторного пуска относят значительный нагрев двигателя при длительной работе и низкий пусковой момент.

Для оборудования, которое запускается под нагрузкой и предназначено для длительной работы, например бетономешалки, применяют схему с 2 конденсаторами. При пуске оба емкостных элемента включены цепь, после разгона двигателя пусковой конденсатор отключается. Это позволяет устранить недостатки схемы с конденсаторным сдвигом фаз.

Емкость рабочего конденсатора для схемы включения «звезда» определяется исходя из выражения: Cр=2800 хP/(√3хU²х η х cosϕ). Параметры емкостного элемента при соединении в «треугольник» – по формуле Cр=4800 х P/(√3 х U² х η х cosϕ).

Конденсатор можно выбрать из расчета 70 микрофарад на 1 киловатт мощности двигателя. Емкость пускового конденсатора рассчитывается как Cп=2,5 х Cр.

При выборе схемы подключения, нужно учесть параметры двигателя. Если на табличке указаны значения 380/220 В, для включения в сеть 220 В обмотки соединять нужно только «треугольником». Если указано значение только 380 В, нужно разобрать двигатель, найти точку соединения обмоток и вывести все выводы на клеммник.

Для подключения электродвигателей применяют металлобумажные и электролитические конденсаторы. Первые рассчитаны на длительную работу, хорошо выдерживают коммутационные перенапряжения. К недостаткам металлобумажных конденсаторов относится небольшая емкость. Для запуска электродвигателя необходимо параллельно подключить несколько элементов в одну конденсаторную батарею.

Электролитические конденсаторы компакты и обладают значительной емкостью. При выборе устройств необходимо обратить внимание на номинальное напряжение. Для электродвигателей в сети 220 В применяют элементы не менее чем на 400-450 В. При коммутациях возникают импульсные броски, при заниженном напряжении, емкостные элементы быстро выходят из строя. Целесообразно использовать специальные конденсаторы для электродвигателей.

Работа трехфазного двигателя от однофазной сети имеет ряд недостатков. Потери мощности составляют 30-40%, то есть мощность электрической машины в таком режиме равна 60-70% от номинального значения, указанного производителем. При этом также наблюдается повышенный шум при работе, избыточный нагрев обмоток.

Подключение 3 фазного двигателя в однофазную сеть через частотный преобразователь

Преобразователи частоты (ПЧ) – устройства для управления электродвигателей переменного тока. Оборудование позволяет регулировать скорость вращения и момент на валу изменением частоты питающего напряжения. Однофазные ПЧ могут применяться для включения трехфазных двигателей к сети 220 В.

Оборудование создает симметричные токи во всех трех фазах и позволяет устранить такие недостатки пуска через конденсатор как:

• Невысокий момент на валу при пуске.
• Повышенный нагрев обмоток.
• Избыточный шум при работе.
• Низкий к.п.д.

Для подключения к сети 220 В выбирают однофазный ПЧ. Включать трехфазное устройство в однофазную сеть запрещено. Запас мощности преобразователя частоты должен составлять не меньше 2 кВт. При работе 3 фазного двигателя в однофазной сети наблюдаются значительные броски напряжения и тока, при недостатке мощности преобразователя работа привода будет нестабильна. Защита будет отключать устройство и выдавать сообщения об ошибках.

Подключение осуществляется в следующем порядке:

• Проверка состояния двигателя. При этом определяют плотное прилегание крышек корпуса, исправность подшипников. Желательно измерить сопротивление обмоток. На этом же этапе определяют концы и начала обмоток статора.
• Соединение обмоток по схеме «треугольник». Для подключения в однофазную сеть через ПЧ необходимо соединить обмотки так, чтобы межфазное напряжение составляло 220 В.
• Подключение двигателя к частотному преобразователю. Для этого применяют экранированные кабели, рекомендованной производителем марок, сечением, отвечающем мощности выбранного ПЧ. Подключение осуществляется через емкостные входы преобразователя, внешние конденсаторы при этом не нужны.

Далее выполняют первый пуск. В процессе выявляют и устраняют ошибки подключения и настройки, проверяют корректность работы привода в разных режимах.

Преимущества подключения трехфазного двигателя к сети 220 В через ПЧ

Подключение через частотный преобразователь позволяет отказаться от внешних конденсаторов. Устройства позволяют задавать оптимальную емкость для старта и корректной работы привода. Преобразователи частоты:

• Осуществляют регулирование скорости и момента. При этом конденсаторные схемы работают только в односкоростном режиме.
• Обеспечивают оптимальный режим пуска, разгона и остановки. Преобразователь частоты огранивает пусковые токи, позволяет задавать время разгона и торможения.
• Защищают двигатель от перегрева, перегрузок, коротких замыканий, заклинивания вала. ПЧ отключает привод при возникновении аварий и ненормальных режимов работы.
• Позволяют подключать внешние датчики, а также удаленное оборудование. При помощи преобразователя частоты можно регулировать производительность насосов, другого оборудования по заданным программам.
• Выводят сообщения с кодом ошибки. При аварии или отклонении режима работы привода от нормы, на дисплей ПЧ выводится код, позволяющий определить причину без диагностики двигателя.

К недостаткам подключения 3 фазного двигателя через преобразователь частоты относят завышенную мощность устройства и генерацию паразитных гармоник. Кроме того, при применении старых двигателей, длительно бывших в эксплуатации, сложно определить фактические параметры электрической машины и правильно выбрать ПЧ.

Заключение

При включении трехфазного двигателя в однофазную сеть существенно изменяются характеристики электрической машины. Из-за значительных недостатков такой метод в промышленном электроприводе не применяется, и допускается только как исключительная мера. Например, при необходимости экстренного восстановления работоспособности оборудования. Такое подключение допустимо только для маломощных электродвигателей.

Работа трехфазных устройств в сети 220 В широко применяется в приводе домашних станков и оборудования. Применение ПЧ частоты имеет неоспоримые преимущества перед пуском через емкостные элементы. Частотный преобразователь снижает нагрев и шум двигателей, повышает коэффициент мощности, позволяет регулировать частоту вращения вала. Кроме того, устройство обеспечивает защиту оборудования, позволяет осуществлять реверс двигателя, избавляет от необходимости сборки сложных схем управления.

Для исключения ошибок при выборе ПЧ лучше обратиться в службу технической поддержки производителя.

Подключение двигателя “Звездой” и “Треугольником” – схемы и примеры

По схеме подключения двигателей “Звезда-треугольник” написано предостаточно. Но в каждой статье есть неточности и ошибки. Авторы просто переписывают друг у друга. Подозреваю, что большинство из них ни разу в жизни не подключали двигатель, и на практике не смогут отличить “Звезду” от “Треугольника”. Поэтому решил последовать народной мудрости “хочешь сделать хорошо – сделай это сам”, и написать эту статью.

Рассказываю, полагаясь на свой опыт и понимание вопроса. Как всегда, буду давать теорию и показывать, как это выглядит на практике.

Для начала, если кто совсем не в теме, из какой области знаний вообще это всё? Речь идёт об одном из распространенных способов подключения трехфазного асинхронного электродвигателя, при котором обмотки двигателя сначала подключаются к питающей сети по схеме “звезда”, а потом – по схеме “треугольник”. В молодых пытливых умах сразу возникнет вопрос – “Зачем это нужно?” Рассказываю подробно.

Зачем нужна схема “Звезда – Треугольник”?

Корень проблемы кроется в пусковых токах и чрезмерных нагрузках, которые испытывает двигатель, когда на него подают питание напрямую. Да что там двигатель – весь привод при пуске скрежещет и содрогается!

ВАЖНО! Если дочитали досюда, ознакомьтесь с моей статьёй про пусковые токи. Там очень подробно о том, откуда они берутся, как их узнать, посчитать и измерить.

• Особенно это критично там, где нет понижающей передачи – редуктора или ремня на шкивах.
• Особенно это важно там, где на валу двигателя насажено что-то массивное – крыльчатка или центрифуга.
• Особенно это значимо там, где мощность двигателя – более 5 кВт, а скорость вращения большая (3000 об/мин).

Вот такие кабанчики не любят, когда их включают в сеть напрямую

Привод отличается от двигателя, как колесо от покрышки и как пускатель от контактора.

СамЭлектрик.ру в социальных сетях:

Подписывайтесь! Там тоже интересно!

Так вот, для того, чтобы уменьшить мощность на валу двигателя во время пуска, его включают сначала на пониженное напряжение, он не спеша разгоняется, а потом врубают по полной, на номинальную мощность. Реализуется это не изменением напряжения реостатами и трансформаторами, а более хитро. Но по порядку.

Схемы “Звезда” и “Треугольник”

У любого классического трехфазного двигателя есть три обмотки статора. Они могут иметь разную конфигурацию в пространстве, дополнительные выводы, но их три.

Схема обмоток статора с выводами для трехфазного асинхронного двигателя

Как подключить все эти 6 выводов, если у нашего источника питания всего 3 фазы?

На ум пришла статья про включение транзисторных датчиков. Там похожая ситуация – у датчика три вывода, а у нагрузки два…

Это простейшая логическая задача, у которой есть два решения – “Звезда” и “Треугольник”:

Схема соединения обмоток статора “звездой”

Схема соединения обмоток статора “треугольником”

В результате имеем у каждой схемы три вывода, которые можно подключать к источнику питания. А вот почему напрямую подключать не всегда возможно, об этом статья.

Эти схемы также имеют названия “Delta” и “Star“, и могут обозначаться на схемах как D и S. Но чаще обозначение идёт от вида схем – Δ и Υ. Или D и Y.

На обратной крышке борно обычно указывают схемы подключения и обозначения выводов:

Схемы подключения выводов двигателя: Звезда и Треугольник. Отличия видны сразу

По по схемам мы плотно пройдёмся ниже.

И ещё немного теории.

Мощность на валу при подаче номинального напряжения будет одинакова хоть в Звезде, хоть в Треугольнике. А токи разные, ведь P=UI. Это происходит потому, что Напряжение питания в этих схемах отличается в √3 раз, ток – тоже. В “звезде” напряжение питания двигателя (линейное) больше номинала катушки, а в “треугольнике” ток питания двигателя больше тока катушки в 1,73 раза.

Другими словами, если “базовое” рабочее напряжение катушки равно 220 В, то напряжение в “Звезде” будет 1,73 · 220 = 380 В. Другими словами, Uл=1,73Uф, где Uф – это номинальное напряжение катушки, Uл – номинальное напряжение питания. Для треугольника ситуация повторяется, но только для тока.

Таким образом, если написано одно из напряжений, можно легко узнать другое напряжение и ток:

Указано напряжение только в треугольнике 400 В

Вот этот же двигатель, вид на клеммы в коробке:

Подключение обмоток статора треугольником – клеммы двигателя

В данном случае на шильде приведён только треугольник, но чудес не бывает – этот двигатель может работать и в звезде, главное переключить правильно обмотки. Напряжение “Звезды” будет 1,73 · 400 = 690 В, ток в то же число меньше.

Кто хочет копнуть поглубже – в конце выложу для скачивания умные книги.

Какой двигатель можно подключать в “звезду-треугольник”, а какой нет?

Двигатели наша (и не наша) промышленность выпускает разные. Но наиболее ходовые у нас (большинство читателей подтвердит) – низковольтные, для работы в сетях 0,4 кВ 50 Гц. Мы будем рассматривать как раз такие асинхронники. Они бывают на 2 вида напряжения – 220/380 и 380/660 В.

В чем отличия? В номинальных напряжениях питания. Первое число – это “треугольник”, второе – “звезда”. Такое разделение идёт в основном от мощности, “граница” проходит примерно по 4 кВт.

Бывают номиналы на новый стандарт 230/400 или 240/440 В, но это не так важно.

Как видим, оба вида имеют вариант подключения 380 В. В первом случае для этого нужно собрать схему “звезда”, во втором – “треугольник”.

Жаль, но тут возникла путаница, и нужно об этом помнить: Напряжения на двигателе обозначаются как “Треугольник/Звезда”, а схема, о которой речь – “Звезда/Треугольник”. В любом случае – номинальное напряжение в “Звезде” всегда больше в √3 раз!

Подробнее рассмотрим работу на этих напряжениях.

220/380 В

Вариант с низкими напряжениями 220/380 можно подключать на 220 В только в однофазную сеть через фазосдвигающий конденсатор либо от однофазного преобразователя частоты. И только в “Треугольнике”! А 380 В – можно подключать в трехфазную сеть через контактор, либо УПП, либо частотник только в “Звезде”! Важно, что такие двигатели для работы в схеме “Звезда/Треугольник” использовать нельзя!

Двигатель на 220/380 В. Напряжения питания при включении по схемам “Звезда” и “Треугольник”

Центральная точка звезды, обозначенная “0”, может быть подключена к нейтрали N, если она, конечно, есть. Но этого никто никогда не делает – ток по этому проводу будет мизерный, ибо двигатель – нагрузка симметричная.

Реальные примеры движков 220-380:

Двигатель на 220/380 В, который на 380 В можно подключать только в “Звезду”

Шильдик электродвигателя на напряжение 220 – 380 В. Для схемы “Звезда-Треугольник” не подходит.

Как будет выглядеть подключение подобного двигателя в коробке:

Подключение в “Звезду” двигателя на 220 – 380 В

Внизу “тройная” клемма – та самая точка “0”, которая никуда не подключается.

380/660 В

Вариант двигателя с высокими напряжениями 380/660 идеально подходит для работы в схеме “Звезда/Треугольник”. Для работы напрямую (через контактор или ПЧ) обмотки нужно собрать в “Треугольник”.

Двигатель на 380/660 В. Напряжения питания при включении по схемам “Звезда” и “Треугольник”

Напряжение питания 660 В в реальной жизни не используется, а схема, показанная справа, используется для “раскрутки” ротора.

Шильдик двигателя 380 – 660 В, который может работать в схеме “Звезда – Треугольник”

Вот этот же двигатель, его коробка борно, подключен в треугольник:

Обмотки двигателя подключены в треугольник на 380 В

Как же так? – скажете вы. 22 кВт на 380? Напрямую, что ли? Нет конечно, иначе при его включении “тухла” бы сеть всего цеха, а здоровье энергосетей ждало бы серьезное испытание. Тем более, что он раскручивает тяжелый маховик вырубного пресса (справа видна полумуфта). Двигатель подключен через частотник, в этом весь секрет.

Звезда / Треугольник: работа схемы

Хорош теорию, даёшь практику! Как же реализован алгоритм работы схемы подключения? Если очень коротко, схема “Звезда-Треугольник” работает так.

1. Подается питание (а напряжение питания у нас во всех режимах 380 В) на выводы U1, V1, W1, а выводы U2, V2, W2 соединяются в одной точке. Реализуется схема “Звезда”, в которой вместо номинала 660 В подается 380 В:

Первый момент запуска. Обмотки в “Звезде”. Около обмоток указано “380” – это номинал. Реально в данном случае на катушках будет действовать напряжение 220 В!

2. Так двигатель работает несколько секунд (от 5 с до нескольких минут, зависит от тяжести пуска). Это время задается таймером (реле времени), который входит в состав схемы.

3. Далее питание полностью снимается на время второго таймера, двигатель по инерции вращается несколько периодов напряжения (время от 50 до 500 мс). Этот защитный интервал необходим для гарантированной безаварийной работы схемы. Контактор “звездного” режима должен успеть выключиться, прежде чем включится “треугольный” контактор. Ведь время выключения у контакторов всегда в несколько раз больше, чем время включения, из-за явлений намагничивания. К сожалению, эта пауза технически реализуется далеко не всегда…

4. После второго таймера включается основной режим, “Треугольник”, в котором двигатель получает нормальное питание и работает, пока его не выключат:

Схема включения треугольник – работа на крейсерской скорости. На катушках – номинальное напряжение.

Всё, если коротко. Дальше будут временные диаграммы, будет всё понятно.

Есть варианты и без второго таймера, но с обязательной блокировкой включения “Треугольника”, пока не выключится “Звезда”.

Вот как я нарисовал для себя схемку много лет назад:

Звезда-Треугольник. Простейшая схема от руки

Но у меня приличный блог, поэтому дальше будет красиво и по порядку.

Теперь о том, как реализуется этот алгоритм. Для удобства разделим схему на две части, которые могут даже иметь разное питание – силовую и управляющую.

Реализация силовой части схемы

Понятно, что включение двигателя производится контакторами. Их нужно три.

Есть варианты схемы “Звезда-Треугольник” с использованием Преобразователей частоты и Устройств плавного пуска (мягкого пускателя, софтстартера), но не будем раздувать статью.

1. КМ1 – это общий контактор, он подаёт питание на выводы U1, V1, W1 сразу и навсегда.
2. КМ2 – контактор “Звезды”, он соединяет выводы U2, V2, W2 в одну точку на время разгона.
3. КМ3 – контактор “Треугольника”, он подает питание на выводы U2, V2, W2 для дальнейшей работы в номинальном режиме.

Силовая часть схемы “Звезда – Треугольник”

Следите за цветами, буду и дальше их соблюдать для простоты восприятия:

1. общий контактор КМ1 – синий,
2. контактор “Звезды” КМ2 – зеленый,
3. контактор треугольника КМ3 – красный.

Реализация части управления

Включать и выключать эти три контактора можно разными способами, вот несколько:

1. Три тумблера. Самый простой и дешевый способ. А что? Главное соблюсти алгоритм!
2. Специальный переключатель 0 – Y – Δ. Его можно купить или собрать самостоятельно, из любого галетного или кулачкового, типа ПКП.
3. Релейная схема с таймером. Её рассмотрим ниже.
4. Управление от специализированного реле. Это отдельная статья, следите за новостями.
5. Управление от универсального контроллера (PLC). Тут рассматривать нечего – это тот же 1 или 2 вариант, только управляет не человек, а программа.

Слаботочная часть может быть вообще гальванически развязана от силовой, например через трансформатор 380 /110 В или блок питания 220 / 24 VDC. Более того, вообще питаться от аккумулятора 12 В. Главное, чтобы напряжение катушек пускателей соответствовало. Что такое гальваническая развязка и почему она безопасна – читайте про систему заземления IT.

Короче, вот простейшая схема:

Схема управления “Звезда-Треугольник” с реле времени. Простейшая теоретическая

В контактах с временной задержкой все постоянно путаются. У меня – правильно)

Что такое КМ1, КМ2, КМ3, вы уже знаете, а вот КА1 – это реле времени с задержкой при включении. Реле может быть любым, хоть электронным, хоть пневматическим типа ПВЛ. Главное, чтобы контакты переключались из исходного состояния через время задержки после подачи питания на КА1.

Я писал подробно про задержку времени в статье про приставку выдержку времени ПВЛ. Рекомендую, там обширная теоретическая часть.

Также годится электронное реле, как в статье про пневматический термопресс.

Подавать питание на схему (запускать двигатель) можно любыми способами – хоть тумблером, хоть через классическую схему с самоподхватом.

Минус такой схемы – есть опасность конфликта между КМ2 и КМ3. Поэтому я не очень люблю такую схему, т.к. она работает “на грани”, и её безаварийность очень зависит от механики и конструкции контакторов. Из-за этого могут подгорать контакты, а может и выбивать вводной автомат. Поэтому обязательно необходима блокировка (электрическая и желательно механическая):

Практическая схема “Звезда-треугольник” с блокировкой

Блокировка реализована на НЗ контактах, подробно об этом и не только в статье про подключение двигателя при помощи магнитного пускателя. Между катушками показана механическая блокировка, не путать со схемой “Треугольник”!

Это реальная схема, можно её применять. Если что не понятно – спрашивайте.

Кстати, вместо КА1.1 можно поставить НО контакт с задержкой Отключения. То есть, включается сразу после подачи питания, выключается – через время. Но для этого нужно два отдельных реле времени с разными принципами работы, которые должны быть синхронизированы для гарантированной паузы. Именно так и реализуется в специализированных реле времени “Звезда-Треугольник”.

Да, ещё замечание. Иногда включение питания общего контактора КМ1 реализуют не напрямую, а через НО контакт “Звезды” КМ2, затем КМ1 становится на самоподхват через свой НО контакт. Это необходимо для дополнительной проверки работоспособности реле времени КА1.

Временные диаграммы работы схемы “Звезда-Треугольник”

С привязкой к моей схеме управления, диаграммы включения контакторов:

Временные диаграммы схемы управления звезда-треугольник

Тут вроде всё понятно, но есть одно важное замечание. Ещё раз. Между зеленой и красной областями обязательно нужен небольшой зазор (пауза). Его может не быть (пауза = 0), но эти области могут налазить друг на друга, если используются контакторы с катушкой постоянного тока (=24 VDC). В особенности при использовании обратновключенного диода (а он обязателен!), время выключения может быть больше времени включения в 7-10 раз!

Это я к тому, что однажды мучался с такой схемой, в ней выбивал периодически вводной автомат. Поставили спец.реле с паузой, проблема была решена!

Реальный пример схемы

Вот реальный пример такой схемы на электронном реле времени:

Фото схемы звезда-треугольник с управлением на таймере и гальванической развязкой на трансформаторе.

Слева направо в нижнем ряду: КМ1, КМ2, КМ3, КА1.

А вот пример схемы с управлением от контроллера:

Звезда-треугольник, компрессор, управление от программы контроллера

Видео, как щёлкают контакторы в этой схеме:

Вот как красиво оформили схему немцы в своём компрессоре:

Схема компрессора, подключение электродвигателя Звезда – Треугольник

На входе схемы – три провода, на выходе – шесть. Всё сходится)

Как переключить схему двигателя в “Звезду” и в “Треугольник” вручную

Если не нужна никакая автоматика, а двигатель работает постоянно в “Звезде” или в “Треугольнике”, то используя рожковый ключ, можно переключить схему соединения обмоток вручную.

Шильдик двигателя 220 / 380 В 0,37 кВт

На оборотной стороне крышки борно, как обычно, приведена схема:

Схема подключения 220 – 380 на крышке двигателя

Двигатель питался напрямую от трехфазной сети 380 В через контактор и был собран в “Звезду:

Клеммы двигателя в подключены в схеме “Звезда”

Откручиваем гайки М4, снимаем перемычки и провода питания:

Разбираем схему, откидываем провода

Собираем схему в треугольник, на пониженное напряжение 220 В:

Собираем треугольную схему на 220 В

Переделка понадобилась в связи с тем, что нужно изменить скорость вращения двигателя, а для этого применить частотник. А частотники на такую мощность, как правило, однофазные. В результате – поехали!

Кстати, по частотникам планирую цикл статей, подписывайтесь!

Особенность работы в “Звезде”

В соответствии с ГОСТ 28173 (МЭК 60034-1) двигатели могут эксплуатироваться при отклонении напряжения ± 5 % или
отклонении частоты ± 2 %. При этом параметры двигателей могут отличаться от номинальных, а превышения температуры обмоток могут быть более предельного по ГОСТ 28173 (МЭК 60034-1) на 10 °С.

К чему это я? Дело в том, что при пуске, когда двигатель работает в “Звезде”, он работает не в режиме (напряжение отличается на 70%!), что может привести к его перегреву, если это будет длиться долго. Будьте внимательны, защищайте двигатель от перегрева и перегрузки! Но это уже совсем другая история)

Видео

Некоторые авторы тоже) доступно и интересно рассказывают о практической стороне вопроса в видео:

Скачать

Я постарался максимально раскрыть тему, но если вам нужны академические знания, пожалуйста:

• В.Л.Лихачев. Асинхронные электродвигатели. 2002 г. / Книга представляет собой справочник, в котором подробно описано устройство, принцип работы и характеристики асинхронных электродвигателей. Приводятся справочные данные на двигатели прошлых лет выпуска и современные. Описываются электронные пусковые устройства (инверторы), электроприводы., djvu, 3.73 MB, скачан: 8689 раз./

• Беспалов, Котеленец — Электрические машины / Рассмотрены трансформаторы и электрические машины, используемые в современной технике. Показана их решающая роль в генерации, распределении, преобразовании и утилизации электрической энергии. Даны основы теории, характеристики, режимы работы, примеры конструкций и применения электрических генераторов, трансформаторов и двигателей., pdf, 16.82 MB, скачан: 3024 раз./

• М.М. Кацман — Электрические машины / Некоторые говорят, что это лучший учебник по электротехнике. В книге рассматриваются теория, принцип действия, устройство и анализ режимов работы электрических машин и трансформаторов как общего, так и специального назначения, получивших распространение в различных отраслях техники., pdf, 22.12 MB, скачан: 2996 раз./

• Каталог двигателей Электромаш / Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором — каталог производителя, pdf, 3.13 MB, скачан: 1899 раз./

• Каталог двигателей ВЭМЗ / Параметры и каталог двигателей, pdf, 3.53 MB, скачан: 1700 раз./

• Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию / Практические расчеты по электрооборудованию, теоретические сведения, методики расчета, примеры и справочные данные., zip, 1.53 MB, скачан: 3335 раз./

• Карпов Ф.Ф. Как проверить возможность подключения нескольких двигателей к электрической сети / В брошюре приведен расчет электрической сети на колебание напряжения при пуске и самозапуске асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и синхронных двигателей с асинхронным пуском. Рассмотрены условия, при которых допустим пуск и самозапуск двигателей. Изложение методов расчета иллюстрируется числовыми примерами. Брошюра предназначена для квалифицированных электромонтеров в качестве пособия при выборе типа электродвигателей, присоединяемых к коммунальной или промышленной электросети., zip, 1.9 MB, скачан: 2195 раз./

• Руководство по эксплуатации асинхронных двигателей / Настоящее руководство содержит наиболее важные указания по транспортировке, приемке, хранению, монтажу, пусконаладке, эксплуатации, техническому обслуживанию, поиску неисправностей и их устранению для электродвигателей производства «Электромашина». Руководство по эксплуатации предназначено для трехфазных асинхронных электродвигателей низкого и высокого напряжений серий А, АИР, МТН, МТКН, 4МТМ, 4МТКМ, ДА304, А4., pdf, 7.54 MB, скачан: 3286 раз./

• Каталог двигателей АИР / Каталог двигателей АИР — мощность от 0,12 до 315 кВт; частота вращения 3000, 1500, 1000, 750 об/мин; напряжение сети 220/380 В, 380/660 В;, pdf, 1.07 MB, скачан: 1472 раз./

• Ломоносов, В.Ю.; Поливанов, К.М.; Михайлов, О.П. Электротехника. / Ломоносов, В.Ю.; Поливанов, К.М.; Михайлов, О.П. Электротехника. Одна из лучших книг, посвящённых основам электротехники. Изложение начинается с самых основ: объясняется, что такое напряжение, сила тока и сопротивление, приводятся указания по расчёту простейших электрических цепей, рассказывается о взаимосвязи и взаимозависимости электрических и магнитных явлений. Объясняется, что такое переменный ток, как устроен генератор переменного тока. Описывается, что такое конденсатор и что собой представляет катушка индуктивности, какова их роль в цепях переменного тока. Объясняется, что такое трёхфазный ток, как устроены генераторы трёхфазного тока и как организуется его передача. Отдельная глава посвящена полупроводниковым приборам: в ней речь идёт о полупроводниковых диодах, о транзисторах и о тиристорах; об использовании полупроводниковых приборов для выпрямления переменного тока и в качестве полупроводниковых ключей. Коротко описываются достижения микроэлектроники. Последняя треть книги целиком посвящена электрическим машинам, агрегатам и оборудованию: в 10 главе речь идёт о машинах постоянного тока (генераторах и двигателях); 11 глава посвящена трансформаторам; о машинах переменного тока (однофазных и трёхфазных, синхронных и асинхронных) подробно рассказывается в 12 главе; выключатели, электромагниты и реле описываются в главе 13; в главе 14 речь идёт о составлении электрических схем. Последняя, 15 глава, посвящена измерениям в электротехнике. Эта книга — отличный способ изучить основы электротехники, понять основополагающие принципы работы электрических машин и агрегатов., zip, 13.87 MB, скачан: 4191 раз./

• Пуск и защита двигателей переменного тока / Пуск и защита двигателей переменного тока. Системы пуска и торможения двигателей переменного тока. Устройства защиты и анализ неисправностей двигателей переменного тока. Руководство по выбору устройств защиты. Руководство от Schneider Electric, pdf, 1.17 MB, скачан: 3244 раз./

P.S. Про использование специализированного реле времени “Звезда-Треугольник” читайте следующую статью.

Как всегда, жду уточнений и вопросов в комментариях!

Рекомендую похожие статьи:

1. F&F PCG-417. Реле времени “Звезда-Треугольник”
2. Устройство плавного пуска электродвигателя. Пример применения
3. Применение преобразователей частоты в токарных станках. Реальные примеры
4. Схемы включения контактора (магнитного пускателя)
5. Преобразователь частоты – пример применения в станке
6. Подключение двухскоростного асинхронного двигателя
7. Автоматика ворот на преобразователе частоты