Схема соединения «Зигзаг»

Дата публикации: 17 июля 2013 .
Категория: Статьи.

Соединение в зигзаг применяют, чтобы неравномерную нагрузку вторичных обмоток распределить более равномерно между фазами первичной сети и даже при неравномерной нагрузке сохранить магнитное равновесие.

Соединение в зигзаг однофазного трансформатора

рассмотрим на двух типичных примерах.

1. Трансформатор питает трехпроводную сеть, как показано на рисунке 1, а. Вторичная обмотка II разделена на четыре равные части 3, 4, 5 и 6. Последовательно соединены части обмотки: 3 на левом стержне и 6 – на правом стержне, 4 – на правом стержне и 5 – на левом стержне. Таким образом, каждая половина обмотки состоит из двух частей: одна из них – на левом, а другая – на правом стержне.

Рисунок 1. Примеры соединения в зигзаг однофазных трансформаторов.

Допустим самый неблагоприятный случай: нагружена только одна половина вторичной обмотки. Точками на рисунке 1, а показаны начала частей обмотки, стрелками – направления токов. Нетрудно видеть, что ток нагрузки в равной степени влияет на обе половины 1 и 2 первичной обмотки I. Действительно, четверть вторичной обмотки 5 действует на половину 1 первичной обмотки так же, как четверть обмотки 4 действует на половину обмотки 2. Поэтому магнитное равновесие почти не нарушается.

2. Трансформатор питает двухполупериодный выпрямитель по схеме с нулевым выводом. В этом случае вторичные обмотки трансформатора нужно соединить в зигзаг, но, чтобы понять, зачем нужно такое соединение, рассмотрим рисунок 1, б.

На нем показан однофазный трансформатор с двумя вторичными обмотками, между которыми выведена средняя (нулевая) точка 0. Она является отрицательным полюсом выпрямителя. В каждой вторичной обмотке за положительное направление принимается направление от нулевой точки к их наружным концам a и b, что соответственно совпадает с проводящим направлением вентилей В1 и В2. Направление тока в положительный полупериод показано зелеными стрелками, в отрицательный – желтыми. Неблагоприятная особенность этой схемы состоит в том, что по вторичным обмоткам трансформатора проходит ток одного направления, то есть ток, содержащий не только переменную, но и постоянную составляющие. Постоянная составляющая насыщает магнитопровод, а насыщение, как объяснено в статье «Понятие о магнитном равновесии трансформатора», нарушает работу трансформатора, увеличивает намагничивающий ток и порождает высшие гармоники.

Можно, однако, так соединить обмотки трансформатора, что и постоянная, и переменная составляющие будут полностью компенсироваться. Такое соединение показано на рисунке 1, в. Рассматривая этот рисунок, нетрудно видеть, что первичная обмотка I трансформатора состоит из двух частей 1 и 2, расположенных на разных стержнях и соединенных параллельно. Вторичная обмотка II соединена в зигзаг. В положительный полупериод (зеленые стрелки) работает половина вторичной обмотки, причем части 4 (вторичная обмотка) и 2 (первичная обмотка), расположенные на правом стержне, взаимодействуют так же, как части 1 и 5 на левом стержне. В отрицательный полупериод (желтые стрелки) работает вторая половина вторичной обмотки: взаимодействия частей 1 и 3 на левом стержне и 2 и 6 на правом – одинаковы.

Соединение в зигзаг – звезду трехфазного трансформатора

Первичные обмотки трансформаторов соединены в звезду, вторичные в зигзаг – звезду (рисунок 2, а). Для этого вторичная обмотка каждой фазы составляется из двух половин: одна половина расположена на одном стержне, другая – на другом. Конец, например x₁, соединен с концом ( а не с началом! ) y₂ и так далее. Начала a₂, b₂ и c₂ соединены и образуют нейтраль. К началам a₁, b₁, c₁ присоединяют линейные провода вторичной сети. При таком соединении электродвижущие силы (э. д. с.) обмоток, расположенных на разных стержнях, сдвинуты на 120°; векторная диаграмма э. д. с. вторичной обмотки приведена на рисунке 2, б.

Эта векторная диаграмма построена следующим способом. Предположим, что соединены концы x₁, y₁, c₁ и получена диаграмма (рисунок 2, в). Затем предположено, что соединены начала a₂, b₂, c₂. Это соответствует диаграмме на рисунке 2, г, повернутой относительно диаграммы на рисунке 2, в на 180°. Наконец, в соответствии со схемой на рисунке 2, а произведено геометрическое сложение векторов, которые изображены на рисунках 1, в и г.

Соединение в зигзаг – звезду дороже соединения в звезду, так как требует большего числа витков. Действительно, при последовательном соединении двух половин обмотки, расположенной на одном стержне, их э. д. с. складываются алгебраически, то есть в данном случае удваиваются. При соединении обмоток, расположенных на разных стержнях, э. д. с. складываются геометрически под углом 120° и дают э. д. с, √3 раз больше одной из них. Следовательно, чтобы получить э. д. с. той же величины при соединении в зигзаг – звезду, нужно на 15% больше витков, чем при соединении в звезду, так как 2 / 1,73 = 1,15.

При соединении в зигзаг – звезду можно получить три напряжения, например 400, 230 и 133 В. Указанные величины относятся к холостому ходу. Под нагрузкой у потребителей напряжения будут ниже, приближаясь к номинальным напряжениям сети 380, 220 и 127 В.

Источник: Каминский Е. А., «Звезда, треугольник, зигзаг» – 4-е издание, переработанное – Москва: Энергия, 1977 – 104с.

Справочник

Схема обмоток трехфазных электрических двигателей и их соединение на клеммных панелях 11.07.2006 18:57

Электродвигатель состоит из двух частей: вращающегося ротора и неподвижного статора. Ротор располагается внутри статора. Оба элемента имеют токопроводящие обмотки. Статорная обмотка уложена в пазы магнитопровода с соблюдением расстояния в 120 электрических градусов.

Начала и концы обмоток выведены в электрическую распределительную коробку клеммную панель и зафиксированы. К зажимам клеммной панели с внутренней стороны двигателей подводятся выводные провода статорных обмоток. Всего на клеммник может быть выведено 3 или 6 выводов фазных обмоток статора.

Клеммник, его еще называют «борно», — клеммная коробка- чаще всего устанавливается сверху, реже – сбоку. Некоторые клеммники можно разворачивать на 180 градусов, для удобства подводки питающих кабелей.

В клеммной коробке есть входы для подвода питающих кабелей, а сверху она закрыта крышкой, которую для проведения подключения снимают при помощи отвертки.

Внутри клеммной коробки — на клеммных панелях производятся необходимые соединения обмоток.

Фазы статорных обмоток при подключении к питающей сети электродвигателя соединяют по одной из электрических схем – «звезда» Y или «треугольник» Δ .

Оба способы отличаются тем, что у них на каждую фазу двигателя прикладывается напряжение разной величины.

У треугольника линейное напряжение подается на каждую обмотку индивидуально и поэтому ему оказывается меньшее сопротивление. Токи создаются выше по амплитуде.

— имеет больший пусковой ток, большее выделение тепла, нагрев в процессе работы, поэтому ему требуется надежное охлаждение для длительной работы

+ позволяет использовать всю паспортную мощность двигателя

— не позводяет использовать полную мощность

+ имеет меньший пусковой ток, более «мягкий» запуск и плавная работа

позволяет эксплуатировать электродвигатель длительно

Как узнать схему подключения электродвигателя ? Схема подключения конкретного электрического двигателя указывается на бирке и в прилагающейся документации

Δ	последовательное соединение обмоток в замкнутую ячейку
Y	соединение всех концов статорных обмоток в одной точке		В схеме звезды линейное напряжение подводится сразу на две обмотки, соединенные последовательно, электрическое сопротивление складывается, осуществляет бо́льшее противодействие проходящему току.

Напряжение	Схема соединения	Число выводов внутри коробки
220/380 В	Δ / Y комбинированая	6
380 В	Y звезда	3
380/660 В	Δ / Y комбинированая	6
660 В	Y звезда	3
230/400 В	Δ / Y комбинированая	6
400/690 В	Δ / Y комбинированая	6

Знаком Y обозначают двигатели, где возможность подключения в «треугольник» не предусмотрена. В распределительной коробке таких моделей вместо 6 контактов находятся только три, соединение трех других выполнено под корпусом.

Наличие метки вида Δ/Y указывает на возможность соединения обмоток и «звездой», и «треугольником». То есть, к примеру, напряжение в 220 В подается на «треугольник», 380 В – на «звезду», в противном случае двигатель быстро перегорит. Подключение по комбинированной схеме обычно применяется для двигателей мощностью свыше 5 кВт.

! Более низкие значения напряжения используются при подключении в «треугольник», высокие – исключительно в соединениях статорных обмоток по схеме «звезда».

В паспорте двигателя и на его бирке, обычно указывают все основные рабочие характеристики и величины, среди которых мощность, обороты, частота сети, коэффициент мощности, рабочее напряжение, а также приведены условными рисунками схема соединения обмоток и какая существует возможность ее изменения, для электродвигателей с комбинированной схемой.

фото бирки трехфазного асинхронного односкоростного электродвигателя

с подключением треугольник — звезда

Выводы фазных обмоток асинхронного двигателя выводятся на клеммник или колодку и располагаются таким образом, чтобы соединения звездой или треугольником было удобно выполнить без перекрещивания с помощью специальных перемычек.

Клеммные болты панелей и вывода статорных обмоток имеют маркировку в соответствии с ГОСТ. Контакты промаркированы литерой (букеным символом), каждому присвоено цифровое и буквенное обозначение.

Пример : старое обозначение С1, С2, С3 – начала обмоток, С4, С5, С6 – конец обмоток. Сейчас в основном применяется новая маркировка выводов по ГОСТу 26772-85 (26772 (МЭК 60034-8).) : U1, V1, W1 — начала обмоток, U2, V2, W2 – конец обмоток.

ОБМОТКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА:

Обмотка статора электродвигателя	начало	конец	начало	конец
Открытая схема обмотки (число выводов 6)
первая фаза	U1	U2	С1	С4
вторая фаза	V1	V2	С2	С5
третья фаза	W1	W2	С3	С6
Соединение звездой (число выводов 3 или 4)
первая фаза	U		С1
вторая фаза	V		С2
третья фаза	W		С3
нулевая точка	N		0
Соединение треугольником
первый зажим	U		С1	—
второй зажим	V		С2	—
третий зажим	W		С3	—

Так же электродвигателях малой мощности обозначают фазы обмоток разноцветными проводами.

При соединении звездой начало первой фазы имеет желтый провод, второй фазы — зеленый, третьей фазы — красный, нулевая точка — черный.

При шести выводах начала фаз обмоток имеют такую же расцветку, как и при соединении звездой, а конец первой фазы — желтый с черным провод, второй фазы — зеленый с черным, третьей фазы — красный с черным. У асинхронных однофазных электродвигателей начало вывода главной обмотки — красный провод, конец — красный с черным. У пусковой обмотки начало вывода — синий провод, конец — синий с черным.

Выводы секционированных обмоток многоскоростных асинхронных двигателей, позволяющих изменять число полюсов, имеют следующие обозначения:

4	6	8	12
4С1	6С1	8С1	12С1
4С2	6С2	8С2	12С2
4С3	6С3	8С3	12С3

Схемы обмоток трехфазных двигателей и их соединения на клеммных панелях приводятся на рисунках.

Схемы обмоток односкоростных трехфазных двигателей и их соединения на клеммных панелях с соединением в звезду Y или в треугольник Δ или переключаемых Δ/Y

Если требуется подключение ЗВЕЗДОЙ, тогда объединяют верхний ряд клемм, а к нижнему подводят провода сети ( см рис ). Можно объединять также нижние клеммы, а к верхним подводить провода сети. Соединяя обмотки электродвигателя в ЗВЕЗДУ объединяют Ul, VI, Wl (CI, С2, СЗ), а к остальным выводам подводят провода сети или, наоборот, объединяют U2, V2, W2 (С4, С5, С6), а к Ul, VI, Wl (CI, С2, СЗ) подводят провода сети.

Соединение в ТРЕУГОЛЬНИК получают, объединяя попарно клеммы верхнего и нижнего рядов и подводя к ним провода сети ( см рис) Соединение обмотоки электродвигателя в ТРЕУГОЛЬНИК получают, объединяя U1 и W2, VI и U2, W1 и V2 (С1 и С6, С2 и С4, СЗ и С5).

Как поменять направление вращения электродвигатели при подключении звездой или треугольником ?

! Если нужно поменять направление вращения вала электродвигателя на противоположное, то поменяйте местами две любые фазы сети.

При соединении звездой обмоток асинхронного электродвигателя наблюдается более мягкий запуск и плавная его работа, а также возможность кратковременной перегрузки.

При соединении треугольником обмоток асинхронного электродвигателя происходит достижение его максимальной мощности, но во время пуска пусковые токи имеют большое значение. Также по отзывам, что при соединении треугольником двигатель больше нагревается.

Функцию пуска для схем переключения «звезда»-«треугольник» используют только для двигателей с пометкой Δ/Y, в которых реализована возможность обоих вариантов соединения. Запуск двигателя производят при подключении «звездой», чтобы уменьшить пусковой ток. Переключение режимов звезда-треугольник нельзя применять для электродвигателей, изначально имеющих на валу неинерционную нагрузку, такую как вес груза лебедки или сопротивление поршневого компрессора. Переключение звезда треугольник можно применять только для электродвигателей, имеющих на валу свободно вращающуюся нагрузку – вентиляторы, центробежные насосы, валы станков, центрифуг и другого подобного оборудования.

Схемы обмоток односкоростных трехфазных двигателей и их соединения на клеммных панелях с последовательным или параллельным соединением параллельных ветвей фаз звезда — двойная звезда Y/YY

Схемы обмоток двухскоростных трехфазных двигателей и их соединения на клеммных панелях с полюсно-переключаемой по схеме Далендера обмоткой статора или с полюсно-переключаемой обмоткой по принципу амплитудно-фазовой модуляции треугольник — двойная звезда Δ /YY

Схемы обмоток двухскоростных трехфазных двигателей и их соединения на клеммных панелях с полюсно-переключаемой обмоткой по принципу амплитудно-фазовой модуляции тройная звезда-тройная звезда YYY /YYY

Схемы для трехскоростных двигателей с двумя независимыми обмотками с полюсно-переключаемой с соединением треугольник-звезда Δ / Y ; односкоростной с соединением в звезду Y

Для четырехскоростных двигателей с двумя обмотками, каждая из которых полюсно-переключаемая с соединением треугольнки-двойная звезда Δ /YY