Соединение обмоток электродвигателя: звезда и треугольник

Асинхронные двигатели имеют множество преимуществ, среди которых можно выделить высокий уровень производительности, надежность эксплуатации, сравнительно невысокую стоимость, невысокие требования в обслуживании и при ремонте. К тому же асинхронные двигатели достаточно хорошо переносят механические нагрузки. Все перечисленные преимущества обусловлены простотой конструкции. Но, несмотря на широкий ряд достоинств можно выделить и некоторые слабые стороны.

На практике при подключении двигателя можно применить один из двух трехфазных способов соединения с электросетью. К таковым способам относят подключение по типу «звезда» или по типу «треугольник».

При соединении трехфазного двигателя способом «звезда» соединение концов обмоток статора производится в одной точке. Трехфазное напряжение, в этом случае, подается на начала обмоток.

При выполнении соединения трехфазного двигателя способом «треугольник» обмотки статора присоединяют друг за другом в последовательном порядке. Начало следующей обмотки соединяют с концом предыдущей и т. д.

Если провести практический анализ теоретических и технических основ электротехники, то становится ясно, что электродвигатели, работающие от схемы «звезда» в эксплуатации запускаются более плавно и функционируют мягче сравнительно с двигателями, подключенными по схеме «треугольник». Но, в то же время асинхронные двигатели с обмотками соединенными способом «треугольник» набирают значительно большую мощность. При соединении звездой такого не достичь. При соединении «треугольник» электродвигатель способен функционировать на максимальной мощности, заявленной в технических характеристиках. Следует учесть, что пусковые токи здесь будут иметь высокие значения. Если сравнивать работу электродвигателей подключенных по разным схемам, можно сделать вывод, что при треугольнике мощность выдается на полтора раза выше, чем при подключении звездой.

Беря за основу вышеизложенную информацию, для снижения токов при запуске логично применять соединение обмоток в комбинационной схеме «звезда-треугольник». Данный вид подключения особенно актуален для асинхронных двигателей с высокой мощностью. При использовании схемы «звезда-треугольник» непосредственный запуск происходит по типу «звезда», а после того как набраны обороты происходит автоматическое переключение на схему «треугольник».

Также можно использовать еще одну схему управления асинхронным двигателем, которая заключается в следующем.

На контакт NC (нормально замкнутый) реле времени K1, а также на контакт NC реле K2, в цепи катушки пускателя КЗ, происходит подача напряжения питания.

После включения пускателя КЗ нормально закрытыми контактами КЗ происходит расцепление цепи катушки пускателя К2. Контакт К3 в цепи питания катушки пускателя К1 замыкается.

При запуске магнитного пускателя К1, в цепи питания его катушки замыкают контакты К1. В этот же период включается реле времени. Контакт данного реле К1 в цепи катушки пускателя К3 размыкается. А в цепи катушки пускателя K2 – замыкается.

Во время отключения обмотки пускателя К3 произойдет замыкание контакта К3 в цепи К2. При включении К2 произойдет размыкание цепи питания катушки пускателя К3.

Трёхфазное напряжение питания будет подано на начало каждой обмотки W1, U1 и V1 за счет силовых контактов пускателя К1. После срабатывания магнитного пускателя К3, за счет его контактов произойдет замыкание, затем между собой должны соединиться концы каждой обмотки двигателя W2, V2 и U2. Так происходит подключение обмоток по типу «звезда».

Спустя некоторый промежуток времени произойдет срабатывание реле времени с магнитным пускателем К1, затем отключится магнитный пускатель К3 и включится К2. Силовые контакты К2 замкнутся и питание пойдет на концы каждой обмотки двигателя. Двигатель заработает по схеме «треугольник».

Для запуска электродвигателя по типу «звезда-треугольник» у разных производителей выполнены специальные пусковые реле.

Типовую схему запуска «звезда-треугольник» рассмотрите на рисунке ниже.

Для снижения пусковых токов электродвигатель должен запускаться в определенной последовательности:

На пониженных оборотах по типу соединения «звезда»;

Переход на схему «треугольник».

Первоочередный пуск по типу «треугольник» создает максимальную нагрузку, а следующее соединение «звезда» с меньшим пусковым моментом продолжит работу в номинальном режиме. При наборе оборотов двигателя автоматически осуществится переход на соединение «треугольник». Важно понимать, что нагрузка, созданная перед запуском на валу, скажется на ослаблении при соединении схемой «звезда». Исходя из этого маловероятно, что такой способ запуска подойдет для двигателей с высокой нагрузкой, ведь при таких условиях они утрачивают работоспособность.

В качестве заключительного аккорда рассмотрим основные преимущества и недочеты каждого из способов подключения.

Преимущества подключения по типу «звезда»:

Устойчивость и возможность эксплуатации двигателя длительное время;

Высокий уровень надежности долговечности благодаря сниженной мощности электродвигателя;

Максимально плавный запуск электропривода;

Возможный допуск кратковременных перегрузок;

Исключен перегрев корпуса двигателя.

Есть типы оборудования, у которого концы обмотки соединены внутри. К колодке подводятся лишь три вывода, и использовать другой вид подключения нет возможности. Электроустановки такого типа не требуют работы узкого специалиста для соединения.

Преимущества подключения электродвигателя по типу «треугольник»:

Возможность увеличения до максимальных показателей уровня мощности электродвигателя;

Применение реостата для запуска;

Повышение вращающегося момента;

Высокие усилия тяги.

Отдельное внимание следует уделить и недостаткам:

Высокое потребление электроэнергии при пуске;

Перегрев двигателя в условиях длительной эксплуатации.

Основные преимущества комбинации:

Значительное продление срока эксплуатации электроустановки;

Исключение возникновения неравномерных нагрузок;

Сохранение механических элементов двигателя;

Наличие двухуровневой мощности.

Для соединений обмоток асинхронных двигателей необходимо использовать специальные термостойкие колодки. Компания «Термоэлемент» предлагает специально разработанные моторные колодки из стеатита для электродвигателей, которые предназначены именно для работы с данными электротехническими устройствами. Клеммные колодки со стеатитовым корпусом легко выдерживают температурную нагрузку до 800°С даже при длительной эксплуатации. У нас вы можете купить клеммные колодки в любом количестве и для любых высокотемпературных применений.

Схема переключения электродвигателя со звезды на треугольник – Подключение двигателя звезда-треугольник

Чем отличаются соединения звездой и треугольником

Питание асинхронного электродвигателя происходит от трехфазной сети с переменным напряжением. Такой двигатель, при простой схеме подключения, оснащен тремя обмотками, расположенными на статоре. Каждая обмотка имеет сдвиг друг относительно друга на угол 120 градусов. Сдвиг на такой угол предназначен для создания вращения магнитного поля.
Концы фазных обмоток электродвигателя выведены на специальную «колодку». Выполнено это с целью удобства соединения. В электротехнике используют основных 2 метода подключения асинхронных электродвигателей: методом соединения “треугольника” и метод “звезды”. При соединении концов применяют специально предназначенные для этого перемычки.

Различия между «звездой» и «треугольником»

Исходя из теории и практических знаний основ электротехники, способ подключения «звезда», позволяет электродвигателю работать плавнее и мягче. Но при этом данный способ не позволяет выйти двигателю на всю мощность, представленную в технических характеристиках.

Соединив фазные обмотки по схеме «треугольник», двигатель способен быстро выйти на максимальную рабочую мощность. Это позволяет использовать по полной КПД электродвигателя, согласно техпаспорта. Но у такой схемы соединения есть свой недостаток: большие пусковые токи. Для уменьшения значения токов применяют пусковой реостат, позволяя осуществить более плавный пуск двигателя.

Подключение треугольником

Обмотки соединяются последовательно в замкнутую ячейку, т.е. конец одной из них соединяется с началом следующей и т.д. Ряды контактов с клеммами располагаются так, чтобы они были смещены относительно друг друга (т.е. напротив вывода С6 (W2)помещается С1 (U1) и т.п.). Места соединения следует подключить к соответствующим фазам питающего напряжения. Линейное напряжение сети и напряжение на фазной обмотке равны 220в

Соединение треугольник гарантирует достижение максимальной мощности асинхронного электродвигателя (т.е. полной паспортной мощности, что в полтора раза больше, чем при соединении звездой), но при этом он подвержен большему нагреву и имеет большие значения пусковых токов. Это обусловлено конструктивными особенностями двигателей данного типа: ротор достаточно массивен и имеет большую инерционность, следовательно, когда он раскручивается, мотор работает в режиме перегрузки. Соответственно, двигатель может быстро выйти из строя. Однако если вам нужно подключить к электросети электромотор, произведенный в Европе и рассчитанный на номинальное напряжение 400/690, то это единственно правильный вариант.

Соединение «звездой» и его преимущества

Каждая из трех рабочих обмоток электродвигателя имеет два вывода – соответственно начало и конец. Концы всех трех обмоток соединяют в одну общую точку, так называемую нейтраль.

При наличии нейтрального провода в цепи схему называют 4-х проводной, в противном случае, она будет считаться 3-х проводной.

Начало выводов присоединяют к соответствующим фазам питающей сети. Приложенное напряжение на таких фазах составляет 380 В, реже 660 В.

Основные преимущества применения схемы «звезда»:

• Устойчивый и длительный режим безостановочной работы двигателя;
• Повышенная надежность и долговечность, за счет снижения мощности оборудования;
• Максимальная плавность пуска электрического привода;
• Возможность воздействия кратковременной перегрузки;
• В процессе эксплуатации корпус оборудования не перегревается.

Существует оборудование с внутренним соединением концов обмоток. На колодку такого оборудования будет выведено всего лишь три вывода, что не позволяет применить другие методы соединения. Выполненное в таком виде электрооборудование, для своего подключения не требует грамотных специалистов.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезда

Соединение «треугольником» и его преимущества

Принцип соединения «треугольник» заключается в последовательном соединении конца обмотки фазы А с началом обмотки фазы В. И дальше по аналогии – конец одной обмотки с началом другой. В итоге конец обмотки фазы С замыкает электрическую цепь, создавая неразрывный контур. Данную схему можно назвать было кругом, если бы не структура монтирования. Форму треугольника предает эргономичное размещение соединения обмоток.

При соединении «треугольником» на каждой из обмоток, присутствует линейное напряжение равное 220В или 380В.

Основные преимущества применения схемы «треугольник»:

• Увеличение до максимального значения мощности электрооборудования;
• Использование пускового реостата;
• Повышенный вращающийся момент;
• Большие тяговые усилия.

Недостатки:

• Повышенный ток пуска;
• При длительной работе двигатель сильно греется.

Метод соединения обмоток двигателя «треугольником» широко используется при работе с мощными механизмами и наличия высоких пусковых нагрузок. Большой вращающий момент создается за счет увеличения показателей ЭДС самоиндукции, вызванных протекающими большими токами.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме треугольник

Тип соединения «звезда-треугольник»

В сложных механизмах, зачастую используется комбинированная схема «звезда-треугольник». При таком переключении резко вырастает мощность, и если двигатель по техническим характеристикам не предназначен для работы по методу «треугольника», то он перегреется и сгорит.

В этом случае напряжение на соединении каждой обмотки будет в 1,73 раза меньше, следовательно, будет меньше и протекающий в этот период ток. Дальше происходит увеличение частоты и продолжение снижения показания тока. Тогда применяя релейно-контактную схему, произойдет переключение со «звезды» на «треугольник».

В итоге, используя данную комбинацию, получим максимальную надежность и эффективную продуктивность используемого электрического оборудования, не боясь вывести ее из строя.

Схема подключения звезда-треугольник

Рассмотрим простую и наиболее часто встречающуюся схему подключения со «звезды» на «треугольник».

В данной схеме применяются:

1. Автомат защиты двигателей (мотор-автомат) Q1 со встроенной тепловой защитой
2. Контакторы K1-K3 с доп. контактами
3. Реле времени KT4
4. Предохранитель F1
5. Стоповая кнопка S1
6. Пусковая кнопка S2
7. Электродвигатель M1

При нажатии кнопки S2 ток поступает на катушку контактора K1, замыкаются силовые контакты K1 и нормально разомкнутый контакт K1.1, который реализует самоподхват пусковой кнопки. Также подается питание на катушку реле времени K1, после чего замыкается контактор K3. Происходит запуск двигателя по схеме «звезда».

По истечении заданного времени контакт K4.1 разомкнется, обесточив катушку контактора K3, а контакт K4.2 после заданной выдержки времени замкнется, таким образом питание придет на катушку контактора K2 и произойдет переключение на «треугольник».

Контакты K2.2 и K3.2 служат для электрической блокировки, то есть для защиты от одновременного включения контакторов K2 и K3. Также для контакторов K2 и K3 желательно использовать механическую блокировку, дублирующую электрическую ( на схеме не показана). Контакт Q1 мотор-автомата служит для защиты от перегрузки двигателя.

Пуск электродвигателя способом звезда, треугольник

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.

Пуск трехфазного асинхронного двигателя по схеме переключение «звезда – треугольник»

С помощью снижения пускового момента и ограничения пускового тока используют метод пуска асинхронного двигателя переключение «звезда – треугольник». В первый момент пуска, напряжение к статорным обмоткам подключается по схеме «звезда» (Y). Как только двигатель разгоняется, его питание включается по схеме «треугольник» (∆).

Некоторые трехфазные двигатели на низкое напряжение с мощностью выше 5 кВт рассчитывают на напряжение 400 В при включении по схеме «треугольник» (∆) или на 690 В при включении по схеме «звезда» (Y). Такая схема включения дает возможность производить пуск двигателя при меньшем напряжении. При пуске двигателя по схеме «звезда – треугольник» удается уменьшить пусковой ток, до 1/3 от тока прямого пуска от сети. Пуск по схеме «звезда – треугольник» особенно подходит для механизмов с большими маховыми массами, когда нагрузка набрасывается уже после разгона двигателя до номинальной скорости.

Недостатки пуска асинхронного двигателя переключением «звезда – треугольник»

При пуске двигателя переключением «звезда – треугольник» происходит также снижение пускового момента, приблизительно на 33%. Данный метод можно использовать только для трехфазных асинхронных двигателей, которые имеют возможность подключения по схеме «треугольник». В таком варианте существует опасность переключения на «треугольник» при слишком низкой частоте вращения, что вызовет рост тока до такого же уровня, что и ток при «прямом» пуске DOL.

Во время переключения со «звезды» на «треугольник» асинхронный электродвигатель может быстро снизить скорость вращения, для увеличения которой также потребуется резкое увеличение тока. На рисунке показана схема запуска двигателя с помощью пускателей KM1, KM2, KM3. Пускатель KM1,КМ2 включает электродвигатель по схеме «звезда». Через время, отведенное на запуск и выход двигателя на 50% номинальной скорости, отключается пускатель КМ2 и включается КМ3, переключая двигатель на «треугольник».

Пусковой момент и ток при пуске переключением «звезда – треугольник» значительно ниже, чем при прямом пуске.

Сравнение способа прямого пуска DOL и пуска с переключением «звезда – треугольник»

В данных диаграммах показаны пусковые токи для насоса, с трехфазным асинхронным двигателем мощностью 7,5 кВт методом прямого пуска (DOL) и пуска переключением «звезда – треугольник», соответственно. На рисунке видно, что способ прямого пуска DOL отличается большими пусковыми токами, но который через некоторое время уменьшается и становится постоянным.

Способ пуска переключением «звезда – треугольник» отличается меньшими низким пусковыми токами. Однако, в момент запуска при переходе от «звезды» к «треугольнику» происходят скачки токов. Во время пуска по схеме «звезда», через (t = 0,3 с), величина тока снижается. Однако, во время переключения со «звезды» на «треугольнику», через время t = 1,7 с, величина тока достигает уровня пускового тока при прямом пуске. Более того, скачок тока может стать ещё больше, так как во время переключения на двигатель не подаётся напряжение и двигатель теряет скорость перед подачей полного напряжения.

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.

Отличия схем подключения

Схемы «звезда» и «треугольник» у электродвигателя — это единственные способы их подключения. Они отличаются между собой, обеспечивая разные режимы работы. Так, к примеру, подключение при помощи схемы Y обеспечивает более мягкую работу, если сравнивать с двигателями, соединенными в «треугольник». Данная разница играет ключевую роль при выборе мощности электрического устройства.

Более мощные двигатели эксплуатируются только на «треугольнике». Схема подключения электродвигателя «звезда-треугольник» отлично подходит для тех случаев, когда необходимо обеспечить плавный пуск. А в нужный момент переключиться между обмотками для получения максимальной мощности.

Здесь важно добавить: подключение Y гарантирует мягкую работу, но при этом двигатель не сможет набрать свою паспортную мощность.

С другой стороны, схема соединения электродвигателя «треугольник-звезда-звезда» обеспечит большую мощность, но вместе с этим значительно возрастет и значение пускового тока для оборудования.

Именно разница в мощности между подключением Y и треугольником является основным показателем. Электродвигатель со схемой звезды будет обладать мощностью примерно в 1,5 раза ниже, чем через треугольник, однако такое подключение поможет снизить значение пускового тока. Все соединения, которые имеют в своем составе два способа подключения, являются комбинированными. Обычно они применяются лишь в тех случаях, когда необходимо запустить в работу электрический двигатель с большой паспортной мощностью.

Схема пуска «звезда-треугольник» для электродвигателя отличается еще одним преимуществом. Включение осуществляется по схеме Y, что снижает значение пускового тока. Когда во время работы устройство набирает достаточные обороты, происходит переход на схему треугольника для достижения максимальной мощности.

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.

Реле «звезда-треугольник» Siemens

Дата: 24 декабря, 2020 | Рубрика: Прочая Информация Метки: вотенциометр Eaton, реле звезда-треугольник
Этот материал подготовлен специалистами . Нужен электромонтаж или электроизмерения? Звоните нам!

Электротехнические компоненты, поставляемые компаниями, находят широкое применение во многих отраслях промышленности по всей России. Каталоги данных поставщиков включают в себя богатый ассортимент электротехнической продукции от производителей с мировым именем. В этой статье мы рассмотрим предназначение и принцип действия реле «звезда-треугольник» Siemens. Такие устройства плавного пуска необходимы для создания благоприятного режима функционирования мощных асинхронных двигателей и обеспечения их долговечной работы. Проблема с подобным энергооборудованием заключается в том, что старт силовой установки сопряжен с высокими пусковыми токами, что увеличивает нагрузку (в 8 раз от номинального потребления) как на сам двигатель, так и на обслуживающую его энергосеть. Такое явление может привести к проседанию общего напряжения и создает условия для нештатных ситуаций.

Чтобы избежать негативных проявлений пуска высокомощностных асинхронных двигателей, применяются специальные реле времени или устройства мягкого старта, работающие по принципу «звезда-треугольник».

Принцип действия реле времени звезда-треугольник Основная задача реле звезда-треугольник Siemens заключается в снижении пускового тока. Первоначально запускается режим подключения «звезда», который по истечении заданного реле промежутка времени переключается на схему «треугольник», выводящую двигатель на оптимальный функционал.

Это классический вариант обеспечения сохранности оборудования и снижения потенциальной опасности от работающего на грани двигателя. Он широко используется в процессах коммутации, в схемах регулирования пуска благодаря ряду преимуществ:

• простому проектированию и монтажу наряду с отсутствием ограничений по эксплуатации;
• широкому спектру временных настроек – от долей секунды до часов с высокой точностью регулирования;
• высокому механическому ресурсу и оптимальной совместимости по напряжению.

Потенциометр Eaton Потенциометры выполняют ряд задач. Основными задачами являются:

• выполнять точную регулировку скорости, используя удобную шкалу;
• использовать защитное устройство на сложных участках благодаря высокой степени защиты корпуса;
• выполнять быстрый монтаж за счет винтовых зажимов и компактных установочных размеров, соответствующих стандартным кнопочным переключателям.

Прочая и полезная информация
Прочая и полезная информация