З'єднання типу зірка та трикутник. Асинхронні електродвигуни - з'єднання «зіркою» та «трикутником

Живлення асинхронного електродвигуна походить від трифазної мережі зі змінною напругою. Такий двигун, при простій схемі підключення, оснащений трьома обмотками, розташованими на статорі. Кожна обмотка має зрушення один щодо одного на кут 120 градусів. Зсув на такий кут призначений створення обертання магнітного поля.

Кінці фазних обмоток електродвигуна виведені на спеціальну «колодку». Виконано це з метою зручності з'єднання. В електротехніці використовують основні 2 методи підключення асинхронних електродвигунів: методом з'єднання "трикутника" та метод "зірки". При з'єднанні кінців застосовують спеціально призначені для цього перемички.

Відмінності між «зіркою» та «трикутником»

Виходячи з теорії та практичних знаньоснов електротехніки, спосіб підключення «зірка», дозволяє електродвигуну працювати плавніше та м'якше. Але при цьому спосіб не дозволяє вийти двигуну на всю потужність, представлену в технічних характеристиках.

З'єднавши фазні обмотки за схемою трикутник, двигун здатний швидко вийти на максимальну робочу потужність. Це дозволяє використовувати по повній ККД електродвигуна, згідно з техпаспортом. Але така схема з'єднання має власний недолік: великі пускові струми. Для зменшення значення струмів застосовують пусковий реостат, дозволяючи здійснити плавніший пуск двигуна.

З'єднання «зіркою» та його переваги

Кожна із трьох робочих обмоток електродвигуна має два висновки – відповідно початок та кінець. Кінці всіх трьох обмоток з'єднують в одну загальну точку, так звану нейтраль.

За наявності нейтрального дроту в ланцюзі схему називають 4-х провідною, інакше вона вважатиметься 3-х провідною.

Початок висновків приєднують до відповідних фаз мережі живлення. Прикладена напруга на таких фазах становить 380, рідше 660 В.

Основні переваги застосування схеми «зірка»:

Стійкий та тривалий режим безперервної роботи двигуна;
Підвищена надійність та довговічність, за рахунок зниження потужності обладнання;
Максимальна плавність запуску електричного приводу;
Можливість впливу короткочасного навантаження;
У процесі експлуатації корпус обладнання не перегрівається.

Існує обладнання із внутрішнім з'єднанням кінців обмоток. На колодку такого обладнання буде виведено лише три висновки, що не дозволяє застосувати інші методи з'єднання. Виконане в такому вигляді електрообладнання для свого підключення не вимагає грамотних фахівців.

З'єднання «трикутником» та його переваги

Принцип з'єднання «трикутник» полягає в послідовному з'єднаннікінця обмотки фази А з початком обмотки фази В. І далі за аналогією - кінець однієї обмотки з початком іншої. У результаті кінець обмотки фази Замикає електричний ланцюг, створюючи нерозривний контур. Цю схему можна було б назвати колом, якби не структура монтування. Форму трикутника надає ергономічне розміщення з'єднання обмоток.

При з'єднанні «трикутником» на кожній з обмоток присутня лінійна напруга, що дорівнює 220В або 380В.

Основні переваги застосування схеми «трикутник»:

збільшення до максимального значення потужності електрообладнання;
використання пускового реостату;
Підвищений момент, що обертається;
Великі тягові зусилля.

Недоліки:

Підвищений струм запуску;
При тривалій роботі двигун дуже гріється.

Метод з'єднання обмоток двигуна «трикутником» широко використовується під час роботи з потужними механізмами та наявності високих пускових навантажень. Великий крутний момент створюється за рахунок збільшення показників ЕРС самоіндукції, викликаних великими струмами, що протікають.

Тип з'єднання «зірка-трикутник»

У складних механізмах часто використовується комбінована схема «зірка-трикутник». При такому перемиканні різко зростає потужність, і якщо двигун по технічним характеристикамне призначений для роботи за методом «трикутника», він перегріється і згорить.

Двигуни з підвищеною потужністю мають великі пускові струми, і як наслідок при пуску часто викликають перегорання запобіжників, відключення автоматів. Для зниження лінійної напруги в статорних обмотках застосовують автотрансформатори, універсальні дроселя, пускові реостати або з'єднання типу «зірка».

У цьому випадку напруга на з'єднанні кожної обмотки буде в 1,73 рази менше, отже, буде менше і струм, що протікає в цей період. Далі відбувається збільшення частоти та продовження зниження показання струму. Тоді застосовуючи релейно-контактну схему, відбудеться перемикання із «зірки» на «трикутник».

У результаті, використовуючи цю комбінацію, отримаємо максимальну надійність і ефективну продуктивність електричного обладнання, що використовується, не боячись вивести її з ладу.

Перемикання «зірка-трикутник» допустиме для електродвигунів із полегшеним режимом пуску.Цей метод не застосовується, якщо необхідно знизити струм пуску та одночасно не знижувати великий пусковий момент. У цьому випадку застосовують двигун із фазним ротором з пусковим реостатом.

Основні переваги комбінації:

Збільшення терміну служби.Плавний запуск дозволяє уникнути нерівномірності навантаження на механічну частину установки;
Можливість створення двох рівнів потужності.

У момент запуску електродвигуна, його струм пуску у 7 разів більший за робочий струм.
Потужність у 1,5 рази більша при з'єднанніобмоток методом "трикутника".
Для створення плавного пуску та захисту від перевантажень двигуна, часто використовуються частотні дроти.
При використанні методу з'єднання «зіркою»Особливу увагу приділяють відсутності «перекосу фаза», інакше обладнання може вийти з ладу.
Лінійні та фазні напруги при з'єднанні «трикутник»– рівні між собою, як і лінійні та фазні струми у поєднанні «зіркою».
Для підключення двигуна до побутової мережі найчастіше застосовуютьфазозсувний конденсатор.

Відомо широке застосування асинхронних електродвигунів, з'єднаних по «зірці» і «трикутнику». Ці підключення є на кожному виробництві, «зіркою» підключаються трифазні двигуни, генератори, трансформатори. "Трикутник" використовується в основному в двигунах тривалого циклу пуску та роботи. А також використовується в схемах з'єднань трансформаторів, в основному, де є симетричне навантаження.

Використовується спільне включення в роботу обох підключень «зірки» та «трикутника» при пуску потужних електродвигунів. Пуск починається зі «зірки» з наступним перемиканням релейною схемою досягнення оборотів на схему «трикутник». Продовжує працювати двигун тривалий часна "трикутнику".

З'єднання ланцюгів за схемою "трикутник"

Дане з'єднання називається трикутником тільки тоді, коли обидва кінці обмоток з'єднані один з одним. Підключати трикутник необхідно, коли напруга мережі підходить для такого споживача. Пуск електродвигунів за схемою «трикутник» виражається великими значеннями пускових струмів і дуже добре позначається на довговічності роботи обмоток. Але при роботі з цим підключенням потужність дорівнює заявленій у паспорті електроспоживача, що часом необхідно.

Схема "Трикутник" поділяється на «розімкнутий» та «відкритий». Відмінність двох видів полягає в тому, що розімкнений трикутник є з'єднанням трикутником з однією точкою, розірваною на споживач. А відкритий відрізняється тим, що одна обмотка замінюється споживачем.

З'єднання трифазних ланцюгів за схемою

Наступне з'єднання називається "зіркою", якщо кінці обмоток зчеплені в один вузол, що має назву "нейтральної точки", друга назва "нейтраль". Підключення двигуна за таким типом потужність двигуна стане нижчою. Підключення даних двох типів передбачає, при якій напрузі будуть працювати ваші обмотки. Зазвичай на двигуні відзначається напруга для певного способу підключення, а також відповідні обороти та потужність.

Наприклад: візьмемо мережу 380 на 220, підключення зіркою, напруга споживача 220В. Якщо підключити за схемою трикутник напруга на обмотках буде 380, з напруги, потужність P=UI стане більше. (На практиці звичайний двигун згорить, тому що напруга стане 380В. Однак, 220/127 для цього двигуна трикутник нормальний режим, зірка робота з втратою потужності).

У разі роботи споживачів по «зірці» дуже важливо, щоб не було «перекосу фаз». Якщо нейтраль має, наприклад: поганий контакт, то виникне різниця - несиметричність навантаження, коли один споживач опиниться під деякою напругою. Ця різниця потенціалів залежить від розподілу навантаження в той момент, коли відбулося відгоряння нейтрального дроту. Від цієї різниці потенціалів споживачі в квартирах і опинялися під напругою, через що міг згоріти старенький телевізор або вийти з ладу холодильник. Думаю багатьом відомі такі історії у минулому.

Окремі випадки застосування описаних схем підключення

Застосування схем увімкнення зіркою:

Здійснення схем включення трикутником:

Багато питань виникає на відміну з'єднання зірки та трикутника. Відмінність, на мій погляд, полягає в конструктивної організаціїмережі живлення. Для двигуна перший спосіб переважний у тих ланцюгах та механізмах, де існує часте спрацьовування. Зслід пам'ятати, при такому підключенні необхідно враховувати напругу живлення зазвичай 380В. У другому випадку облік напруги живлення полягає в наявності 220В. При такому підключенні двигун має високі пускові струми, що зношує його набагато швидше.

Рідко зустрічається в промисловості з'єднання трикутника. Частіше малопотужні двигуни працюють саме по зірці. Потужні двигуни здебільшого комплектуються частотними перетворювачами і тоді ймовірність відмови недешевого, виготовленого під індивідуальне замовлення, двигуна зводиться майже до нуля.

Потужні двигуни гідравліки та пневматики використовують на металургійному підприємстві схему «зірка». Імовірно, для виключення роботи двигуна на зношування. Двигуни використовуються в агресивному середовищі, тому використовуються три ступеня захисту: перша - плавкі запобіжники на кожну фазу, запобіжник повинен бути напівпровідниковим (швидше перегорає і не дає нагрітися обмоткам); друга - захисний автомат, який, як правило, спрацьовує у вкрай поодиноких випадках, якщо не перегорів запобіжник; третій захист – за температурою. Термодатчик підключається через нижчу реле напруги, яке при спрацьовуванні датчика розриває реле в ланцюгу живлення обмоток.

У промисловості та побуті широко поширені асинхронні двигуни, які живляться безпосередньо зі змінною напругою. У статорі подібного двигуна розташовані три обмотки, зміщені один щодо одного на 120 градусів - це зроблено для того, щоб створювати однакове в будь-якій точці кола навколо статора. Для підключення таких електродвигунів застосовують дві основні схеми: підключення зіркою і трикутником. Давайте докладніше розглянемо кожен із цих видів підключення. Для наочності, позначимо початок кожної з трьох обмоток U1, V1, W1, які кінці – U2, V2, W2 відповідно.

Щоб реалізувати підключення двигуна за схемою «зірка», необхідно з'єднати всі кінці обмоток U2, V2, W2 в одній точці, а на входи кожної з обмоток подавати по одній фазі з трифазної мережі.

Для того щоб підключити двигун за схемою трикутник, необхідно до початку першої обмотки U1 приєднати кінець другої V2, до початку другої обмотки V1 - кінець третьої обмотки W2, а початок третьої обмотки W1 до кінця першої U2. До місць, де з'єднуються обмотки, підключаються фази мережі живлення.

Подивіться відео про способи підключення електродвигунів:

Важливо правильно вибрати схему підключення для конкретного двигуна, інакше можна не отримати від нього необхідної потужності, а в окремих випадках навіть вивести мотор з ладу.

Кожна з цих схем підключення до мережі має свої плюси, так і недоліки. Наприклад, двигун, підключений зіркою, запускається дуже плавно, і може працювати з невеликим навантаженням без шкоди для самого двигуна.

Однак максимальна паспортна потужність електроприводу в такому разі недосяжна - двигун видаватиме до 70% своєї номінальної потужності.

Підключення трикутником дозволяє досягати паспортної потужності, однак за такої схеми підключення пускові струми досягають значних величин. До того ж помічено, що при підключенні трикутником електродвигун нагрівається під час роботи, що зменшує термін його служби.

Щоб мінімізувати мінуси та повністю реалізувати плюси кожної із схем, була придумана система автоматичної зміни схеми підключення. Тобто, асинхронний електродвигун запускається за схемою «зірка», а при виході на свою номінальну частоту обертання переключається на схему «трикутник» і виходить на свою паспортну потужність. Реалізується така зміна схеми підключення за допомогою або пускових реле часу. Також це можна зробити за допомогою пакетного перемикача, але в цьому випадку потрібно уважно стежити за роботою двигуна, щоб переключити його в потрібний момент.

Ще одне цікаве відео, про спосіб підключення електродвигуна:

Для збільшення потужності передачі без збільшення напруги мережі, зниження пульсацій напруги в блоках живлення, для зменшення числа проводів при підключенні навантаження до живлення, застосовують різні схеми з'єднання обмоток джерел живлення та споживачів (зірка та трикутник).

Схеми

Обмотки генераторів та приймачів при роботі з 3-фазними мережами можуть з'єднуватися за допомогою двох схем: зірки та трикутника. Такі схеми мають між собою кілька відмінностей, відрізняються також навантаженням струму. Тому перед підключенням електричних машин необхідно з'ясувати різницю в цих двох схемах - зірка та трикутник.

Схема зірки

З'єднання різних обмоток за схемою зірки передбачає їх підключення в одній точці, яка називається нульовою (нейтральною), і має позначення на схемах «Про» або х, у, z. Нульова точка може мати з'єднання з нульовою точкою джерела живлення, але не завжди таке з'єднання є. Якщо таке з'єднання є, то така система вважається 4-провідною, а якщо немає такого з'єднання, то 3-провідною.

Схема трикутника

При такій схемі кінці обмоток не поєднуються в одну точку, а з'єднуються з іншою обмоткою. Тобто, виходить схема, схожа на трикутник, і з'єднання обмоток в ній йде послідовно один з одним. Потрібно відзначити відмінність від схеми зірки у цьому, що у схемі трикутника система буває лише 3-провідний, оскільки загальна точкаВідсутнє.

У схемі трикутника при відключеному навантаженні та симетричній ЕРС дорівнює 0.

Фазні та лінійні величини

У 3-фазних мережах живлення є два види струму та напруги – це фазні та лінійні. Фазна напруга – це його величина між кінцем та початком фази приймача. Фазний струм протікає однієї фазі приймача.

При застосуванні схеми зірки фазними напругами є U a , U b , U c, а фазними струмами є I a , I b , I c. При застосуванні схеми трикутника для обмоток навантаження або генератора фазні напруги U aв, U bс, U cа, фазні струми – I ac , I bс, I cа.

Лінійні значення напруги вимірюються між початками фаз або між лінійними провідниками. Лінійний струм протікає у провідниках між джерелом живлення та навантаженням.

У разі схеми зірки лінійні струми дорівнюють фазним, а лінійні напруги дорівнюють U ab , U bc, U ca. У схемі трикутника виходить все навпаки - фазні та лінійні напруги рівні, а лінійні струми рівні I a , I b , I c.

Велике значення приділяється напрямку ЕРС напруги та струмів при аналізі та розрахунку 3-фазних ланцюгів, так як його напрямок впливає на співвідношення між векторами на діаграмі.

Особливості схем

Між цими схемами є суттєва різниця. Давайте розберемося, навіщо у різних електроустановках використовують різні схеми, й у чому їх особливості.

Під час пуску електричного мотора струм запуску має підвищену величину, яка більша за його номінальне значення в кілька разів. Якщо це механізм із низькою потужністю, то захист може і не спрацювати. При включенні потужного електромотора захист обов'язково спрацює, відключить живлення, що зумовить на деякий час падіння напруги та перегорання запобіжників або відключення електричних автоматів. Електродвигун працюватиме з малою швидкістю, яка менша за номінальну.

Видно, що є чимало проблем, що виникають через великий пусковий струм. Необхідно якимось чином знижувати його величину.

Для цього можна застосувати деякі методи:

Підключити на запуск електродвигуна , дросель або .
Змінити вид з'єднання обмоток ротора електродвигуна.

У промисловості переважно застосовують другий спосіб, оскільки він найбільш простий і дає високу ефективність. Тут працює принцип перемикання обмоток електромотора на такі схеми, як зірка та трикутник. Тобто, при запуску двигуна його обмотки мають з'єднання «зірка», після набору експлуатаційних обертів схема з'єднання змінюється на «трикутник». Цей процес перемикання у промислових умовах навчилися автоматизувати.

Доцільно застосування відразу двох схем — зірка і трикутник. До нульової точки необхідно підключити нейтраль джерела живлення, тому що під час використання таких схем виникає підвищена ймовірність перекосу фазних амплітуд. Нейтраль джерела компенсує цю асиметрію, що виникає внаслідок різних індуктивних опорів статора обмоток.

Переваги схем

З'єднання за схемою зірки є важливими перевагами:

Плавний запуск електричного двигуна.
Дозволяє функціонувати електродвигуну із заявленою номінальною потужністю, що відповідає паспорту.
Електродвигун матиме нормальний робочий режим за різних ситуацій: при високих короткочасних навантаженнях, при тривалих незначних навантаженнях.
При експлуатації корпус електродвигуна не перегріється.

Основною перевагою схеми трикутника є отримання електродвигуна найбільшої можливої потужності роботи. Доцільно підтримувати режими експлуатації за паспортом двигуна. При дослідженні електромоторів зі схемою трикутника з'ясувалося, що його потужність підвищується в 3 рази порівняно зі схемою зірки.

При розгляді генераторів, схеми – зірка та трикутник за параметрами аналогічні при функціонуванні електродвигунів. Вихідна напруга генератора буде більшою у схемі трикутника, ніж у схемі зірки. Однак, при підвищенні напруги знижується сила струму, оскільки за законом Ома ці параметри обернено пропорційні один одному.

Тому можна зробити висновок, що за різних з'єднанняхкінців обмоток генератора можна отримати два різні номінали напруги. У сучасних потужних електромоторах при запуску схеми – зірка та трикутник перемикаються автоматично, так як це дозволяє знизити навантаження по струму, що виникає при пуску двигуна.

Процеси, що відбуваються при зміні схеми зірка та трикутник у різних випадках

Тут, зміна схеми — мається на увазі перемикання на щитах і клемних коробках електричних пристроїв, за умови, що є висновки обмоток.

Обмотки генератора та трансформатора

При переході з зірки в трикутник напруга зменшується з 380 до 220 вольт, потужність залишається незмінною, оскільки фазна напругане змінюється, хоча лінійний струм збільшується у 1,73 раза.

При зворотному перемиканні виникають зворотні явища: лінійна напруга збільшується з 220 до 380 вольт, а фазні струми не змінюються, проте лінійні струми знижуються в 173 рази. Тому можна зробити висновок, що якщо є виведення всіх кінців обмоток, то вторинні обмотки трансформатора та генератори можна застосовувати на два типи напруги, що відрізняються в 1,73 рази.

Лампи освітлення

При переході із зірки у трикутник лампи згорять. Якщо перемикання зробити зворотне, за умови, що лампи при трикутнику горіли нормально, то лампи горітимуть тьмяним світлом. Без нульового дроту лампи можна з'єднувати зіркою за умови, що їхня потужність однакова, і рівномірно розподіляється між фазами. Таке підключення застосовується у театральних люстрах.

Зміст:

Конструкція трифазного електродвигуна є електричною машиною, для нормальної роботиякої необхідні трифазні мережі змінного струму. Основними частинами такого пристрою є статор та ротор. Статор обладнаний трьома обмотками, зрушеними між собою 120 градусів. Коли в обмотках з'являється трифазна напруга, на їх полюсах відбувається утворення магнітних потоків. За рахунок цих потоків ротор двигуна починає обертатися.

У промисловому виробництві та у побуті практикується широке застосування трифазних асинхронних двигунів. Вони можуть бути одношвидкісними, коли здійснюється з'єднання зіркою та трикутником обмоток електродвигуна або багатошвидкісними, з можливістю перемикання з однієї схеми на іншу.

З'єднання обмоток зіркою та трикутником

У всіх трифазних електродвигунів обмотки з'єднуються за схемою зірки чи трикутника.

При підключенні обмоток за схемою зірка, їх кінці з'єднуються в одній точці в нульовому вузлі. Тому виходить ще один додатковий нульовий висновок. Інші кінці обмоток з'єднуються із фазами мережі 380 В.

З'єднання трикутником полягає у послідовному з'єднанні обмоток. Кінець першої обмотки з'єднується з початковим кінцем другої обмотки і таке інше. Зрештою, кінець третьої обмотки з'єднається з початком першої обмотки. Подача трифазної напруги здійснюється у кожний вузол з'єднання. Підключення за схемою трикутник відрізняється відсутністю нульового дроту.

Обидва види сполук набули приблизно однакового поширення і не мають між собою значних відмінних рис.

Існує і комбіноване підключення, коли використовуються обидва варіанти. Такий спосіб застосовується досить часто, його метою є плавний запуск електродвигуна, якого завжди можна досягти при звичайних підключеннях. У момент безпосереднього пуску обмотки знаходяться в положенні зірка. Далі використовується реле, яке забезпечує перемикання в положення трикутника. Завдяки цьому відбувається зменшення пускового струму. Комбінована схема, найчастіше, застосовується під час пуску електродвигунів, що мають велику потужність. Для таких двигунів потрібен і значно більший пусковий струм, що перевищує номінальне значення приблизно сім разів.

Електродвигуни можуть підключатися й іншими способами, коли застосовується подвійна чи потрійна зірка. Такі підключення використовуються для двигунів з двома та більш регульованими швидкостями.

Запуск трифазного електродвигуна з перемиканням із зірки на трикутник

Цей спосіб застосовується для того, щоб знизити пусковий струм, який може приблизно в 5-7 разів перевищувати номінальний струм електродвигуна. Агрегати з занадто великою потужністю мають такий пусковий струм, при якому легко перегорають запобіжники, відключаються автомати і, загалом, значно знижується напруга. При такому зменшенні напруги знижується розжарювання ламп, відбувається зниження моменту, що обертає інших електродвигунів, мимоволі відключаються і контактори. Тому, застосовуються різні способи, З метою зменшення пускового струму.

Спільним всім способів є необхідність зниження напруги в обмотках статора на час безпосереднього пуску. Щоб зменшити пусковий струм, ланцюг статора на час пуску може доповнюватися дроселем, реостатом або автоматичним трансформатором.

Найбільшого поширення набуло перемикання обмотки із зірки в положення трикутника. У положенні зірки напруга стає в 1,73 рази менше, ніж номінальне, тому струм буде менше, ніж при повній напрузі. Під час пуску частота обертання електродвигуна збільшується, відбувається зниження струму та обмотки перемикаються у положення трикутника.

Таке перемикання допускається в електродвигунах, що мають полегшений режим пуску, оскільки відбувається зниження пускового моменту приблизно в два рази. У такий спосіб перемикаються ті двигуни, які конструктивно можуть з'єднуватися в трикутник. Вони мають бути обмотки, здатні працювати при .

Коли потрібно перемикатися із трикутника в зірку

Коли необхідно виконати з'єднання зіркою та трикутником обмоток електродвигуна, слід пам'ятати про можливість перемикання з одного виду на інший. Основним варіантом є схема перемикання зірка трикутник. Однак, за потреби, можливий і зворотний варіант.

Всім відомо, що електродвигуни, завантажені не повністю, знижують коефіцієнт потужності. Тому такі двигуни бажано замінювати пристроями з меншою потужністю. Однак, при неможливості заміни та великому запасі потужності, проводиться перемикання трикутник-зірка. Струм у ланцюгу статора не повинен перевищувати номіналу, інакше відбудеться перегрів електродвигуна.