Электродвигатель асинхронный: схемы звезда треугольник

Главная страница » Электродвигатель асинхронный: схемы звезда треугольник

Электродвигатель асинхронный – электромеханическое оборудование, широко распространённое в различных сферах деятельности, а потому знакомое многим. Между тем, даже учитывая тесную связь асинхронного электродвигателя с народом, редкий «сам себе электрик» способен раскрыть всю подноготную этих приборов. Например, далеко не каждый «держатель пассатижей» может дать точный совет: как соединить обмотки электродвигателя «треугольником»? Или как ставить перемычки схемы соединения обмоток двигателя «звездой»? Попробуем раскрыть эти два простых и одновременно сложных вопроса.

Электродвигатель асинхронный: устройство

Как говаривал Антон Павлович Чехов:

Начать повторение темы электрических асинхронных двигателей логично детальным обзором конструкции. Двигатели стандартного исполнения построены на базе следующих конструктивных элементов:

• алюминиевый корпус с элементами охлаждения и крепёжным шасси;
• статор – три катушки, намотанные медным проводом на кольцевой основе внутри корпуса и размещённые противоположно одна другой под угловым радиусом 120º;
• ротор – металлическая болванка, жёстко закреплённая на валу, вставляемая внутрь кольцевой основы статора;
• подшипники упорные для вала ротора – передний и задний;
• крышки корпуса – передняя и задняя, плюс крыльчатка для охлаждения;
• БРНО – верхняя часть корпуса в виде небольшой прямоугольной ниши с крышкой, где размещается клеммник крепления выводов обмоток статора.

Структура мотора: 1 – БРНО, где размещается клеммник; 2 – вал ротора; 3 – часть общих статорных обмоток; 4 – крепёжное шасси; 5 – тело ротора; 6 – корпус алюминиевый с рёбрами охлаждения; 7 – крыльчатка пластиковая или алюминиевая

Вот, собственно, вся конструкция. Большая часть асинхронных электродвигателей являются прообразом именно такого исполнения. Правда, встречаются иногда экземпляры несколько иной конфигурации. Но это уже исключение из правил.

Обозначение и разводка статорных обмоток

Остаются в эксплуатации ещё достаточно большое число асинхронных электродвигателей, где обозначение статорных обмоток выполнено по устаревшему стандарту.

Таким стандартом предусматривалась маркировка символом «С» и добавлением к нему цифры — номера вывода обмотки, обозначающего её начало либо конец.

При этом цифры 1, 2, 3 – всегда относятся к началу, а цифры 4, 5, 6, соответственно, обозначают концы. Например, маркеры «С1» и «С4» обозначают начало и конец первой статорной обмотки.

Маркировка концевых частей проводников, выводимых на клеммник БРНО: А – устаревшее обозначение, но всё ещё встречающееся на практике; В – современное обозначение, традиционно присутствующее на маркерах проводников новых моторов

Современные стандарты изменили эту маркировку. Теперь отмеченные выше символы заменены другими, соответствующими международному образцу (U1, V1, W1 – начальные точки, U2, V2, W2 – концевые точки) и традиционно встречаются при работе с асинхронными движками нового поколения.

Проводники, исходящие от каждой из обмоток статора, выводятся в область клеммной коробки, что находится на корпусе электродвигателя и подключаются к индивидуальной клемме.

В общей сложности количество индивидуальных клемм равно числу выведенных начальных и конечных проводов общей намотки. Обычно это 6 проводников и такое же число клемм.

Таким выглядит клеммник движка стандартной конфигурации. Шесть выводов соединяются латунными (медными) перемычками перед подключением мотора под соответствующее напряжение

Между тем, встречаются также вариации развода проводников (редко и обычно на старых моторах), когда в область БРНО выведены 3 провода и присутствуют только 3 клеммы.

Как подключать «звезду» и «треугольник»?

Подключение асинхронного электродвигателя с выведенными на клеммную коробку шестью проводниками, выполняется стандартной методикой с помощью перемычек.

Размещая должным образом перемычки между индивидуальными клеммами, легко и просто установить необходимую схемную конфигурацию.

Так, чтобы создать интерфейс для подключения «звездой», следует начальные проводники обмоток (U1, V1, W1) оставить на индивидуальных клеммах одиночными, а клеммы концевых проводников (U2, V2, W3) соединить между собой перемычками.

Схема соединения «звезда». Отличается высокой потребностью линейного напряжения. Даёт плавный ход ротора в режиме запуска

Если же потребуется создать схему соединения «треугольник», вариант размещения перемычек изменяется. Для соединения статорных обмоток треугольником нужно соединить начальные и концевые проводники обмоток по следующей схеме:

• начальная U1 – концевая W2
• начальная V1 – концевая U2
• начальная W1 – концевая V2

Схема соединения «треугольник». Отличительная черта – высокие пусковые токи. Поэтому зачастую моторы по этой схеме предварительно запускаются на «звезде» с последующим переводом в рабочий режим

Подключение для обеих схем, конечно же, предполагается в трёхфазную сеть с напряжением 380 вольт. Особой разницы при выборе того или иного схемного варианта нет.

Однако следует учитывать большую потребность в линейном напряжении для схемы «звезда». Эту разницу, собственно, показывает маркировка «220/380» на технической пластине моторов.

Вариант последовательного соединения «звезда-треугольник» в рабочем режиме видится оптимальным пусковым методом 3-фазного асинхронного электродвигателя переменного тока. Этот вариант часто используется для плавного пуска мотора при малых начальных токах.

Первоначально подключение организуется по схеме «звезды». Затем, через некоторый промежуток времени, моментальным переключением выполняется соединение на «треугольник».

Подключение с учётом технической информации

Каждый асинхронный электродвигатель обязательно оснащается металлической пластиной, которая закреплена на боковине корпуса.

Такая пластина является своего рода панелью-идентификатором оборудования. Здесь размещается вся необходимая информация, требуемая для корректной установки изделия в сеть переменного тока.

Техническая пластина на боковине корпуса движка. Здесь отмечаются все важные параметры, требуемые для обеспечения нормальной работы электродвигателя

Этими сведениями не следует пренебрегать, включая мотор в цепь питания электрическим током. Нарушения условий, отмеченных на информационной пластине – это всегда первые причины выхода моторов из строя.

Что указывается на технической пластине асинхронного электродвигателя?

1. Тип мотора (в данном случае – асинхронный).
2. Число фаз и рабочая частота (3Ф / 50 Гц).
3. Схема включения обмоток и напряжение (треугольник/звезда, 220/380).
4. Рабочий ток (на «треугольнике» / на «звезде»)
5. Мощность и число оборотов (кВт / об. мин).
6. КПД и COS φ (% / коэффициент).
7. Режим и класс изоляции (S1 – S10 / А, В, F, H).
8. Производитель и год выпуска.

Обращаясь к технической пластине, электрик уже предварительно знает на каких условиях допустимо включать мотор в сеть.

С точки зрения подключения «звездой» или «треугольником», как правило, существующая информация даёт электрику знать, что в сеть 220В корректно подключение «треугольником», а на линию 380В асинхронный электродвигатель следует включать «звездой».

Испытывать мотор либо эксплуатировать следует только при условии разводки через защитный автоматический выключатель. При этом внедряемый в цепь асинхронного электродвигателя автомат следует корректно подбирать по току отсечки.

Трёхфазный асинхронный электродвигатель в сети 220В

Теоретически и практически тоже, асинхронный электродвигатель, рассчитанный на подключение к сети через три фазы, может работать в однофазной сети 220В.

Как правило, этот вариант актуален лишь для моторов мощностью не выше 1,5 кВт. Объясняется сие ограничение банальным дефицитом ёмкости дополнительного конденсатора. На большие мощности требуется ёмкость под высокие напряжения, измеряемая сотнями мкФ.

Применяя конденсатор, можно организовать работу трёхфазного двигателя в сети 220 вольт. Однако при этом теряется практически половина полезной мощности. Уровень КПД снижается до 25-30%

Действительно, самый простой способ запуска трёхфазного асинхронного электродвигателя в однофазной сети 220-230В, это исполнение соединения через так называемый пусковой конденсатор.

То есть из трёх существующих клемм две объединяются в одну включением между ними конденсатора. Образованные таким образом две сетевых клеммы присоединяются к сети 220В.

Переключением сетевого провода на клеммах с подключенным конденсатором можно изменять направление вращения вала мотора.

Включением в трёхфазный клеммник конденсатора, схема подключения трансформируется в двухфазную. Но для чёткой работоспособности двигателя требуется мощный конденсатор

Номинальная ёмкость конденсатора рассчитывается по формулам:

Сзв = 2800 * I / U

C тр = 4800 * I / U

где: C – искомая ёмкость; I – пусковой ток; U – напряжение.

Однако простота требует жертв. Так и здесь. При подходе к решению задачи пуска с помощью конденсаторов отмечается существенная потеря мощности мотора.

Чтобы компенсировать потери, приходится изыскивать конденсатор большой ёмкости (50-100 мкФ) с рабочим напряжением не менее 400-450В. Но даже в этом случае удаётся набрать мощность не более 50% от номинала.

Поскольку подобные решения используются чаще всего для асинхронных электродвигателей, которые предполагается запускать и отключать с частой периодичностью, логично применять схему, несколько доработанную по сравнению с традиционным упрощённым вариантом.

Схема для организации работы в сети 220 вольт с учётом частых включений и отключений. Применение нескольких конденсаторов позволяет в какой-то степени компенсировать потери мощности

Минимум потерь мощности даёт схема включения «треугольником» в отличие от схемы «звезды». Собственно, на этот вариант указывает и техническая информация, что размещается на технических пластинах асинхронных движков.

Как правило, на бирке именно схема «треугольника» соответствует рабочему напряжению 220В. Поэтому на случай выбора способа соединения, прежде всего, следует взглянуть на табличку технических параметров.

Нестандартные клеммники БРНО

Изредка встречаются конструкции асинхронных электродвигателей, где БРНО содержит клеммник на 3 вывода. Для таких моторов применяется схема разводки внутреннего исполнения.

То есть, та же «звезда» либо «треугольник» схематично выстраиваются соединениями непосредственно в области расположения статорных обмоток, куда доступ затруднён.

Вид нестандартного клеммника, какие могут встречаться на практике. При такой разводке следует руководствоваться исключительно сведениями, указанными на технической пластине

Конфигурировать такие движки как-то иначе, в бытовых условиях не представляется возможным. Информация на технических табличках движков с нестандартными клеммниками обычно указывает схему внутреннего развода «звезда» и напряжение, при котором допустимо эксплуатировать электродвигатель асинхронного типа.

Видео включения мотора 380В на 220В

Видеороликом ниже демонстрируется, каким образом допустимо включить электрический двигатель с обмоткой под напряжение 380 вольт к сети с напряжением 220 вольт (бытовая сеть). Такая потребность — частое явление в бытовой практике.

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.