Co je to hvězda a trojúhelník v elektrickém motoru

Teorie

Jak již bylo zmíněno, schémata zapojení hvězd a trojúhelníků jsou charakteristická nejen pro elektromotor, ale také pro vinutí transformátorů, topná tělesa (například topná tělesa elektrického kotle) ​​a další zatížení.

Abychom pochopili, proč jsou tato schémata pro připojení prvků třífázového obvodu takzvaná, musíte je trochu upravit.

V „hvězdě“ je zátěž každé z fází propojena jedním ze závěrů, což se nazývá neutrální bod. V „trojúhelníku“ je každá z terminálů zátěže připojena na rozdíl od fází.

Vše uvedené v článku platí pro třífázové asynchronní a synchronní stroje.

Považujte tento problém za příklad připojení vinutí třífázového transformátoru nebo třífázového motoru (v této souvislosti na tom nezáleží).

Na tomto obrázku jsou rozdíly patrnější, v „hvězdě“ je začátek vinutí spojen s fázovými vodiči a konce jsou spojeny dohromady, ve většině případů je nulový vodič z napájecího generátoru nebo transformátoru připojen ke stejnému bodu zatížení.

Tečka označuje začátek vinutí.

To znamená, že v „trojúhelníku“ je připojen konec předchozího vinutí a začátek dalšího a k tomuto bodu je připojena napájecí fáze. Pokud zaměníte konec a začátek, připojený stroj nebude fungovat.

Jaký je rozdíl

Pokud mluvíme o připojení jednofázových spotřebičů, krátce analyzujeme příklad tří elektrotenů, pak v „hvězdě“, pokud jeden z nich shoří, zbývající dva budou pokračovat v práci. Pokud dvě ze tří shoří, žádný nebude fungovat vůbec, protože jsou připojeny ve dvojicích k síťovému napětí.

V okruhu trojúhelníku, i když shoří 2 deset prvků, bude třetí fungovat i nadále. Neexistuje v ní žádný neutrální vodič, není prostě kam připojit. A v „hvězdě“ je připojen k neutrálnímu bodu a je třeba vyrovnat fázové proudy a jejich symetrii v případě různých fázových zátěží (například jeden ohřívač je připojen v jedné z větví a 2 paralelně pro ostatní).

Pokud ale při takovém připojení (s jiným fázovým zatížením) vyhoří nula, napětí nebude stejné (kde se větší zatížení snižuje a kde méně - zvyšuje). Více jsme o tom napsali v článku o fázová nerovnováha.

Je třeba mít na paměti, že není možné propojit obyčejná jednofázová zařízení (220 V) mezi fázemi, při 380 V.Zařízení musí být navržena pro takový výkon, nebo musí být síť s lineárním 220V (jako v elektrických sítích s izolované neutrální některé konkrétní objekty, například lodě).

Ale s připojení třífázového motoru, nula není často spojena se středem hvězdy, protože se jedná o symetrické zatížení.

Vzorce napájení, proudu a napětí

Nejprve jsou v hvězdném obvodu dvě různá napětí - lineární (mezi lineárními nebo fázovými dráty) a fáze (mezi fázemi a nulou). U lineární 1,73 (kořen 3) krát větší než U fáze. V tomto případě jsou lineární a fázové proudy stejné.

UL = 1,73 * Uph

Il = Pokud

To je síťové a fázové napětí korelovat tak, že když je lineární v 380 V, fáze je 220 V.

V „trojúhelníku“ jsou U-lineární a U-fáze stejné a proudy se liší 1,73krát.

Ul = Uf

IL = 1,73 * IF

Napájení v obou případech zvažte stejné vzorce:

• plný S = 3 * Sph = 3 * (Ul / -3) * I = -3 * Ul * I;
• aktivní P = √3 * Ul * I * cos φ;
• reaktivní Q = √3 * Ul * I * sin φ.

Při připojení stejné zátěže ke stejné U-fázi a U-lineární se výkon připojených zařízení bude lišit třikrát.

Předpokládejme, že existuje motor, který běží na třífázové síti 380/220 V, a jeho vinutí jsou navržena pro připojení pomocí „hvězdy“ k síti s lineárním napětím 660 V. Po připojení k „trojúhelníku“ by pak mělo být napájení U-vedení 1,73krát menší, tj. 380 V, což je vhodné pro připojení k naší síti.

Dáme výpočty, abychom ukázali, jaké budou rozdíly pro motor při přepínání vinutí z jednoho okruhu do druhého.

Předpokládejme, že proud statoru, když byl připojen k trojúhelníku v síti 380 V, byl 5A, pak se jeho plný výkon rovná:

S = 1,73 * 380 * 5 = 3287 VA

Přepněte elektrický motor na „hvězdu“ a výkon se sníží 3krát, protože napětí na každém vinutí se snížilo 1,73krát (to bylo 380 na vinutí, ale stalo se 220) a proud je také 1,73krát: 1,73 * 1 73 = 3. Takže s ohledem na snížené hodnoty vypočítáme celkový výkon.

S = 1,73 * 380 * (5/3) = 1,73 * 380 * 1,67 = 1070 VA

Jak vidíte, výkon klesl třikrát!

Co se však stane, pokud bude existovat další elektrický motor a bude fungovat v „hvězdě“ v síti 380 V a proud statoru je ve stejném 5A, vinutí a vinutí je navrženo tak, aby bylo připojeno k „trojúhelníku“ pro 220 V (3 fáze), ale z nějakého důvodu připojen v "trojúhelníku" a připojen k 380V?

V tomto případě se výkon zvýší 3krát, protože napětí na vinutí se nyní naopak zvýší o 1,73krát a proud je stejný.

S = 1,73 * 380 * 5 * (3) = 9861 VA

Výkon motoru se stal více než jmenovitý ve stejnou dobu 3krát. Takže to jen hoří!

Proto je nutné připojit elektromotor podle schématu zapojení vinutí, které odpovídá jejich jmenovitému napětí.

Praxe - jak vybrat schéma pro konkrétní případ

Nejčastěji elektrikáři pracují se sítí 380 / 220V, takže se podívejme, jak připojit elektrický motor s hvězdou nebo trojúhelníkem k takové třífázové elektrické síti.

U většiny elektrických motorů lze změnit schéma zapojení vinutí, protože v brnu je šest terminálů, které jsou uspořádány tak, že pomocí minimální sady propojek můžete sestavit požadovaný obvod. Zjednodušeně řečeno: závěr začátku prvního vinutí je umístěn nad koncem třetího, začátek druhého, nad koncem prvního, začátek třetího nad koncem druhého.

Jak rozlišit dvě možnosti připojení elektrického motoru, vidíte na obrázku níže.

Pojďme mluvit o tom, které schéma si vybrat. Schéma zapojení cívek motoru nemá zvláštní účinek na provozní režim motoru za předpokladu, že jmenovité parametry motoru odpovídají síti. Chcete-li to provést, podívejte se na typový štítek a určete, pro jaké napětí je váš elektrický stroj speciálně navržen.

Typicky má označení tvar:

A / Y 220/380

To znamená:

Pokud je rozhraní rozhraní 220, sbírejte vinutí do trojúhelníku, a pokud 380 - do hvězdy.

Jednoduše odpovědět na otázku „Jak připojit vinutí motoru?“ vytvořili jsme pro vás tabulku pro výběr schématu připojení:

Spínání hvězda-trojúhelník pro hladký start

Při spuštění motoru jsou pozorovány vysoké spínací proudy. Proto se ke snížení spouštěcích proudů indukčních motorů používá startovací obvod s vinutími přepnutými z hvězdy na trojúhelník. Současně, jak je uvedeno výše, musí být elektrický motor navržen tak, aby se připojil k „trojúhelníku“ a pracoval pod lineární sítí.

V našich třífázových napájecích sítích (380 / 220V) se tedy pro takové případy používají motory s jmenovitým napětím "380/660", pro "A / Y".

Při spouštění se vinutí zapíná „hvězdou“ při sníženém napětí 380 V (vzhledem k jmenovitému 660 V), motor začne zvyšovat rychlost a v určitém časovém bodě (obvykle časovačem, ve složitých případech - signálem snímačů proudu a rychlosti), vinutí se přepne na „trojúhelník“ a pracuje již na jejich jmenovitých 380 voltech.

Výše uvedený obrázek popisuje takový způsob spouštění motorů, ale jako příklad je zobrazen přepínač, v praxi se používají dva další stykače (KM2 a KM3), ačkoli je to komplikovanější než obvyklý obvod pro připojení elektrického motoru, není to jeho nevýhoda. Má však řadu výhod:

• Menší zatížení sítě ze spínacích proudů.
• V důsledku toho se snižuje pokles napětí a pravděpodobnost zastavení souvisejícího zařízení.
• Měkký start motoru.

Toto řešení má dvě hlavní nevýhody:

1. Je nutné pokládat dva třížilové kabely z místa stykačů přímo na svorky motoru.
2. Startovací moment klesá.

Závěr

Při připojování stejného elektromotoru podle schématu hvězdy nebo trojúhelníku proto neexistují žádné rozdíly v provozních charakteristikách (pokud při výběru uděláte chybu, jednoduše se spálí). Stejně jako neexistují žádné výhody ani nevýhody žádného ze schémat. Někteří autoři citují argument, že proud v „hvězdě“ je menší. Ale se stejným výkonem dvou různých motorů, z nichž jeden je navržen tak, aby byl připojen do „hvězdy“ a druhý do „trojúhelníku“ do sítě, například 380 V, bude proud stejný. A jeden a tentýž motor nelze přepnout „náhodně“ a „není jasné co“, protože to prostě vyhořelo. Hlavní věc je vybrat možnost, která odpovídá napětí sítě.

Doufáme, že jste si nyní ujasnili, co je to hvězda a trojúhelníkový obvod v elektrickém motoru, jaký je rozdíl ve spojení jednotlivých metod a jak vybrat obvod pro konkrétní případ. Doufáme, že poskytnuté informace byly pro vás užitečné a zajímavé!

Související materiály:

• Jaký je rozdíl mezi střídavým a stejnosměrným proudem?
• Jaké jsou fáze, nula a uzemnění
• Schémata zapojení třífázového elektroměru