Подключение электродвигателя по схеме звезда и треугольник

В раздел. Советы - Подключение электродвигателя Для чего трехфазные электродвигатели подключают к напряжению по - разному соединив их обмотки? Мы иногда слышим в разговоре между электриками про соединения звездой и треугольником. А нельзя ли обойтись без этих разных электрических схем подключения? Оказывается, можно соединить двигатели звездой, а точнее по "схеме звезда", но в этом случае для разгона самого двигателя потребуется больше времени и он будет отдавать меньшую мощность, а можно включать по схеме "треугольник" - двигатель при включении (разгоне) потребляет больше энергии, происходит бросок тока, а в сети падает напряжение, вот поэтому и комбинируют между собой эти схемы включения. Схемы подключения электродвигателя. Звезда - треугольник Применяются основные способы подключения к сети трёхфазных электродвигателей: "подключение звездой" и "подключение треугольником". При соединении трёхфазного электродвигателя звездой, концы его статорных обмоток соединяются вместе, соединение происходят в одной точке, а на начала обмоток подаётся трехфазное напряжение (рис 1). При соединении трёхфазного электродвигателя по схеме подключения "треугольником" обмотки статора электродвигателя соединяются последовательно таким образом что конец одной обмотки соединяется началом следующей и так далее (рис 2). Клеммные колодки электродвигателей и схемы соединения обмоток : Схема включение двигателя (насоса) звезда-треугольник. Не вдаваясь в технические и подробные теоретические основы электротехники необходимо сказать, что электродвигатели у которого обмотки, соединенные звездой работают плавнее и мягче, чем электродвигатели с соединенные обмотками в треугольником, необходимо отметить, что при соединении обмоток звездой электродвигатель не может развить полную мощность. При соединении обмоток по схеме треугольник электродвигатель работает на полную паспортную мощность (что составляет в 1,5 раз больше по мощности, чем при соединении звездой), но при этом имеет очень большие значения пусковых токов. В связи с этим целесообразно (особенно для электродвигателей с большей мощностью) подключение по схеме звезда - треугольник; первоначально запуск осуществляется по схеме звезда, после этого (когда электродвигатель «набрал обороты»), происходит автоматическое переключение по схеме треугольник. Схема управления : Еще вариант схемы управления двигателем Подключение напряжения питания через контакт NC (нормально закрытый) реле времени К1 и контакт NC К2, в цепи катушки пускателя К3. После включения пускателя К3, своими нормально-замкнутыми контактами размыкает цепи катушки пускателя К2 контактами К3 (блокировка случайного включения) и замыкает контакт К3, в цепи питания катушки магнитного пускателя К1, который совмещен с контактами реле времени. При включении пускателя К1 происходит замыкание контактов К1 в цепи катушки магнитного пускателя К1 и одновременно включается реле времени, размыкается контакт реле времени К1 в цепи катушки пускателя К3, замыкает контакт реле времени К1 в цепи катушки пускателя К2. Отключение обмотки пускателя К3, замыкается контакт К3 в цепи катушки магнитного пускателя К2. После включение пускателя К2, размыкает своими контактами К2 в цепи катушки питания пускателя К3. 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. Для запуска двигателей по схеме звезда-треугольник разными производителями выпускаются так называемые пусковые реле, название они могут иметь разные "Пусковые реле времени". реле "старт-дельта" и др. но назначение у них одно и тоже: РВП-1-15, ВЛ-32М, ВЛ-163, CRM-2T ELKO Чехия. Диаграмма работы пускового реле. При подаче напряжения питания на реле, начинается отсчёт времени разгона t1 и через контакты пускового реле 15-18 включается пускатель "звезда" (обмотки двигателя включены по схеме "звездой"). По окончании времени разгона t1 контакты 15-18 размыкаются, выключается пускатель "звезда", и через время паузы t2 замыкаются контакты 25-28 встроенного электромагнитного реле, включающие пускатель "треугольник" (обмотки двигателя включены по схеме "треугольник"). Времена T1, T2 устанавливаются органами управления реле, время паузы Т2 имеет фиксированное значение, обычно 20,30,40,80 мс, оно переключается дискретно. ИТОГ-общее: Для снижения пусковых токов запускать двигатель необходимо в следующей последовательности: сначала включенным по схеме "звезда" на пониженных оборотах, далее переключаться на "треугольник". Запуск сначала треугольником создает максимальный момент, а уже переключение на звезду (пусковой момент в 2 раза меньше) с дальнейшей работой в номинальном режиме когда электродвигатель «набрал обороты»), происходит автоматическое переключение на схему треугольник, стоит учитывать какая нагрузка на валу перед запуском, ведь вращающий момент при звезде ослаблен, поэтому такой способ запуска вряд ли подойдет для очень загруженных двигателей, может выйти из строя. В итоге что дает для двигателя подключение звездой или треугольником? При соединении звездой пусковой ток электродвигателя уменьшается в 1,73·1,73 = 3 раза. Электро техника §60. Схема соединения «звездой» Схема «звезда с нулевым проводом». При соединении фазных обмоток источника трехфазного тока (например, генератора) по схеме «звезда с нулевым проводом» концы его трех обмоток соединяют в общий узел 0, который называется нулевой точкой . или нейтралью источника (рис. 206). Приемники электрической энергии объединяют в три группы Z A . Z B и Z c (фазы нагрузки), концы которых также соединяют в общий узел 0′ (нулевая точка, или нейтраль нагрузки). Обмотки источника соединяют с фазами нагрузки четырьмя проводами. Провода 1, 2 и 3, присоединенные к началам фазных обмоток (А, В, С), называют линейными . Провод 4, соединяющий нулевые точки 0 и 0′, называют нулевым . или нейтральным . Напряжения u А . u в и u с между началами и концами обмоток отдельных фаз источника или фаз нагрузки Z A . Z B и Z c называют фазными . Они равны также напряжениям между каждым из линейных проводов и нулевым проводом. При отсутствии потери напряжения в обмотках источника (при холостом ходе) фазные напряжения равны соответствующим э. д. с. в этих обмотках. Фазными токами i A . i B . i c называют токи, протекающие по обмоткам источника или фазам нагрузки Z A . Z B и Z c . Напряжения u AB . u BC . u CA между линейными проводами и токи, проходящие по этим проводам, называют линейными. Примем условно за положительное направление токов i A . i B и i c в фазах источника — от конца соответствующей фазы к ее началу, Рис. 206. Схема «звезда с нулевым проводом», направление в ней линейных и фазных токов и напряжений в фазах нагрузки — от начала к концу, а в линейных проводах — от источника к приемнику. Будем считать положительными напряжения u А . u B и u C в фазах источника и нагрузки, если они направлены от начала фаз к концам, а линейные напряжения u АВ . u BC . u СА — если они направлены от предыдущей фазы к последующей. Из рис. 206 следует, что в схеме «звезда» линейные токи равны фазным . т. е. I л = I ф . так как при переходе от фазы источника или нагрузки к линейному проводу нет каких-либо ответвлений. Мгновенные значения напряжений согласно второму закону Кирхгофа: Переходя от мгновенных значений напряжений к их векторам, имеем: Следовательно, линейное напряжение равно разности векторов соответствующих фазных напряжений . По полученным векторным уравнениям можно построить векторную диаграмму (рис. 207, а), которую можно преобразовать в диаграмму (рис. 207,б). Из этой диаграммы видно, что в симметричной трехфазной системе векторы линейных напряжений ? AB . ВС . СА образуют равносторонний треугольник ABC, внутри которого расположена симметричная трехлучевая звезда фазных напряжений ? А . В . С . В равнобедренных треугольниках АОВ, ВОС и СОА основание равно U л две другие стороны — U ф и острый угол между этими сторонами и основанием составляет 30°. Следовательно, Таким образом, в трехфазной системе, соединенной по схеме «звезда с нулевым проводом», линейное напряжение больше фазного в ?З раз. Величина ?З = 1,73 положена в основу шкалы номинальных напряжений переменного тока: 127, 220, 380 и 660 В. В этом ряду каждое следующее значение напряжения больше предыдущего в 1,73 раза. В нулевом проводе проходит ток i0, мгновенное значение которого равно алгебраической сумме мгновенных значений токов, проходящих в отдельных фазах: i0 = iA+iB+ic. Переходя от мгновенных значений токов к их векторам, имеем: Векторы токов ? А . В и ? С сдвинуты относительно векторов соответствующих напряжений ? A . B . С на углы ? A . B . C (рис. 208, а). Значения этих углов зависят от соотношения между активным и реактивным сопротивлениями, включенными в данную фазу. На этой же диаграмме показано сложение векторов ? А . В и ? C для определения вектора тока ? 0 . Обычно ток ? 0 меньше токов Рис. 208. Векторные диаграммы напряжений и токов в отдельных фазах для схемы «звезда с нулевым проводом» при неравномерной (а) и равномерной (б) нагрузках фаз I A . 1 В и I C в линейных проводах, поэтому нулевой провод имеет площадь поперечного сечения, равную или даже несколько меньшую площади сечения линейных проводов. В схеме «звезда с нулевым проводом» приемники электрической энергии можно включать на два напряжения: линейное U л (при подключении к двум линейным проводам) и фазное U Ф (при подключении к нулевому и одному из линейных проводов). Схема «звезда без нулевого провода» . При равномерной или симметричной нагрузке всех трех фаз, когда во всех фазах включены одинаковые активные и реактивные сопротивления (R A =R B = R C и Х A =Х В =Х С ), фазные токи i A . i B и i C будут равны по величине и сдвинуты от соответствующих фазных напряжений на равные углы. В этом случае получаем симметричную систему токов, при которой токи i A . i B . i C будут сдвинуты по фазе друг относительно друга на угол 120°, а ток i 0 в нулевом проводе в любой момент времени равен нулю (рис. 208,б). Очевидно, что при равномерной нагрузке можно удалить нулевой провод и передавать электрическую энергию источника к приемнику по трем линейным проводам 1, 2 и 3 (рис. 209). Такая схема называется «звезда без нулевого провода» . При трехпровод-ной системе передачи электрической энергии в каждое мгновение ток по одному (или двум) проводу проходит от источника трехфазного тока к приемнику, а по двум другим (или одному) протекает обратно от приемника к источнику (рис. 210). Векторная диаграмма напряжений для схемы «звезда без нулевого провода» при равномерной нагрузке фаз будет такая же, как и для схемы «звезда с нулевым проводом» (см. рис. 207). Такими же будут и соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями: Следует отметить, что схема «звезда без нулевого провода» может быть применена только при равномерной нагрузке фаз. Практически это имеет место лишь при подключении к источникам трехфазного тока электрических двигателей, так как каждый трехфазный электродвигатель снабжен тремя одинаковыми обмотками, которые равномерно нагружают все три фазы. При неравномерной нагрузке напряжения на отдельных фазах нагрузки будут различными. На некоторых фазах (с меньшим сопротивлением) напряжение уменьшится, а на других увеличится по сравнению с нормальным, что является недопустимым. Практически неравномерная нагрузка фаз возникает при питании трехфазным током электрических ламп, так как в этом случае распределение тока между всеми тремя фазами не может быть гарантировано (отдельные лампы могут включаться и выключаться в индивидуальном порядке). Особенно опасны в схеме «звезда без нулевого провода» обрыв или короткое замыкание в одной из фаз. Можно показать путем построения соответствующих векторных диаграмм, что при обрыве в одной из фаз напряжение в других двух фазах уменьшается до половины линейного, вследствие чего лампы, включенные в эти фазы, будут гореть с недокалом. При коротком замыкании в одной из фаз напряжение в других фазах увеличивается до линейного, т. е. в ?З раз, и все лампы, включенные в этих фазах, перегорят. Поэтому при схеме «звезда с нулевым проводом» во избежание разрыва цепи нулевого провода в ней не устанавливают предохранители и выключатели. Рис 210. Кривые изменения токов в линейных проводах (а) при трехпроводной системе и направление в них токов в различные моменты времени (б в, г) источник