Подключение трехфазного асинхронного двигателя звездой. Особенности подключения электродвигателя звездой и треугольником

Для увеличения мощности передачи без увеличения напряжения сети, снижения пульсаций напряжения в блоках питания, для уменьшения числа проводов при подключении нагрузки к питанию, применяют различные схемы соединения обмоток источников питания и потребителей (звезда и треугольник).

Схемы

Обмотки генераторов и приемников при работе с 3-фазными сетями могут соединяться с помощью двух схем: звезды и треугольника. Такие схемы имеют между собой несколько отличий, различаются также нагрузкой по току. Поэтому, перед подключением электрических машин необходимо выяснить разницу в этих двух схемах — звезда и треугольник.

Схема звезды

Соединение различных обмоток по схеме звезды предполагает их подключение в одной точке, которая называется нулевой (нейтральной), и имеет обозначение на схемах «О», либо х, у, z. Нулевая точка может иметь соединение с нулевой точкой источника питания, но не во всех случаях такое соединение имеется. Если такое соединение есть, то такая система считается 4-проводной, а если нет такого соединения, то 3-проводной.

Схема треугольника

При такой схеме концы обмоток не объединяются в одну точку, а соединяются с другой обмоткой. То есть, получается схема, похожая по виду на треугольник, и соединение обмоток в ней идет последовательно друг с другом. Нужно отметить отличие от схемы звезды в том, что в схеме треугольника система бывает только 3-проводной, так как общая точка отсутствует.

В схеме треугольника при отключенной нагрузке и симметричной ЭДС равно 0.

Фазные и линейные величины

В 3-фазных сетях питания имеется два вида тока и напряжения – это фазные и линейные. Фазное напряжение – это его величина между концом и началом фазы приемника. Фазный ток протекает в одной фазе приемника.

При применении схемы звезды фазными напряжениями являются U a , U b, U c , а фазными токами являются I a , I b , I c . При применении схемы треугольника для обмоток нагрузки или генератора фазные напряжения — U aв, U bс, U cа , фазные токи – I ac , I bс, I cа .

Линейные значения напряжения измеряются между началами фаз или между линейных проводников. Линейный ток протекает в проводниках между источником питания и нагрузкой.

В случае схемы звезды линейные токи равны фазным, а линейные напряжения равны U ab , U bc, U ca . В схеме треугольника получается все наоборот – фазные и линейные напряжения равны, а линейные токи равны I a , I b , I c .

Большое значение уделяется направлению ЭДС напряжений и токов при анализе и расчете 3-фазных цепей, так как его направление влияет на соотношение между векторами на диаграмме.

Особенности схем

Между этими схемами есть существенная разница. Давайте разберемся, для чего в различных электроустановках используют разные схемы, и в чем их особенности.

Во время пуска электрического мотора ток запуска имеет повышенную величину, которая больше его номинального значения в несколько раз. Если это механизм с низкой мощностью, то защита может и не сработать. При включении мощного электромотора защита обязательно сработает, отключит питание, что обусловит на некоторое время падение напряжения и перегорание предохранителей, или отключение электрических автоматов. Электродвигатель будет работать с малой скоростью, которая меньше номинальной.

Видно, что имеется немало проблем, возникающих из-за большого пускового тока. Необходимо каким-либо образом снижать его величину.

Для этого можно применить некоторые методы:

• Подключить на запуск электродвигателя , дроссель, либо .
• Изменить вид соединения обмоток ротора электродвигателя.

В промышленности в основном применяют второй способ, так как он наиболее простой и дает высокую эффективность. Здесь работает принцип переключения обмоток электромотора на такие схемы, как звезда и треугольник. То есть, при запуске мотора его обмотки имеют соединение «звезда», после набора эксплуатационных оборотов, схема соединения изменяется на «треугольник». Этот процесс переключения в промышленных условиях научились автоматизировать.

В целесообразно применение сразу двух схем — звезда и треугольник. К нулевой точке необходимо подключить нейтраль источника питания, так как во время использования таких схем возникает повышенная вероятность перекоса фазных амплитуд. Нейтраль источника компенсирует эту асимметрию, которая возникает вследствие разных индуктивных сопротивлений обмоток статора.

Достоинства схем

Соединение по схеме звезды имеются важные преимущества:

• Плавный пуск электрического мотора.
• Позволяет функционировать электродвигателю с заявленной номинальной мощностью, соответствующей паспорту.
• Электродвигатель будет иметь нормальный рабочий режим при различных ситуациях: при высоких кратковременных перегрузках, при длительных незначительных перегрузках.
• При эксплуатации корпус электродвигателя не перегреется.

Основным достоинством схемы треугольника является получение от электродвигателя наибольшей возможной мощности работы. Целесообразно поддерживать режимы эксплуатации по паспорту двигателя. При исследовании электромоторов со схемой треугольника выяснилось, что его мощность повышается в 3 раза, по сравнению со схемой звезды.

При рассмотрении генераторов, схемы – звезда и треугольник по параметрам аналогичны при функционировании электродвигателей. Выходное напряжение генератора будет больше в схеме треугольника, чем в схеме звезды. Однако, при повышении напряжения снижается сила тока, так как по закону Ома эти параметры обратно пропорциональны друг другу.

Поэтому можно сделать вывод, что при разных соединениях концов обмоток генератора можно получить два разных номинала напряжения. В современных мощных электромоторах при запуске схемы – звезда и треугольник переключаются автоматически, так как это позволяет снизить нагрузку по току, возникающей при пуске мотора.

Процессы, происходящие при изменении схемы звезда и треугольник в разных случаях

Здесь, изменение схемы — имеется ввиду переключение на щитах и в клеммных коробках электрических устройств, при условии, что имеются выводы обмоток.

Обмотки генератора и трансформатора

При переходе со звезды в треугольник напряжение уменьшается с 380 до 220 вольт, мощность остается прежней, так как фазное напряжение не изменяется, хотя линейный ток увеличивается в 1,73 раза.

При обратном переключении возникают обратные явления: линейное напряжение увеличивается с 220 до 380 вольт, а фазные токи не изменяются, однако линейные токи снижаются в 1,73 раза. Поэтому можно сделать вывод, что если есть вывод всех концов обмоток, то вторичные обмотки трансформатора и генераторы можно применять на два типа напряжения, которые отличаются в 1,73 раза.

Лампы освещения

При переходе со звезды в треугольник лампы сгорят. Если переключение сделать обратное, при условии, что лампы при треугольнике горели нормально, то лампы будут гореть тусклым светом. Без нулевого провода лампы можно соединять звездой при условии, что их мощность одинакова, и распределяется равномерно между фазами. Такое подключение применяется в театральных люстрах.

Асинхронные трехфазные двигатели, а именно их, из-за широкого распространения, часто приходится использовать, состоят из неподвижного статора и подвижного ротора. В пазах статора с угловым расстоянием в 120 электрических градусов уложены проводники обмоток, начала и концы которых (C1, C2, C3, C4, C5 и C6) выведены в распределительную коробку. Обмотки могут быть соединены по схеме "звезда" (концы обмоток соединены между собой, к их началам подводится питающее напряжение) или "треугольник" (концы одной обмотки соединены с началом другой).

В распределительной коробке контакты обычно сдвинуты - напротив С1 не С4, а С6, напротив С2 - С4.

При подключении трехфазного двигателя к трехфазной сети по его обмоткам в разный момент времени по очереди начинает идти ток, создающий вращающееся магнитное поле, которое взаимодействует с ротором, заставляя его вращаться. При включении двигателя в однофазную сеть, вращающий момент, способный сдвинуть ротор, не создается.

Среди разных способов подключения трехфазных электродвигателей в однофазную сеть наиболее простой - подключение третьего контакта через фазосдвигающий конденсатор.

Частота вращения трехфазного двигателя, работающего от однофазной сети, остается почти такой же, как и при его включении в трехфазную сеть. К сожалению, этого нельзя сказать о мощности, потери которой достигают значительных величин. Точные значения потери мощности зависят от схемы подключения, условий работы двигателя, величины емкости фазосдвигающего конденсатора. Ориентировочно, трехфазный двигатель в однофазной сети теряет около 30-50% своей мощности.

Не все трехфазные электродвигатели способны хорошо работать в однофазных сетях, однако большинство из них справляются с этой задачей вполне удовлетворительно - если не считать потери мощности. В основном для работы в однофазных сетях используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (А, АО2, АОЛ, АПН и др.).

Асинхронные трехфазные двигатели рассчитаны на два номинальных напряжения сети - 220/127, 380/220 и т.д. Наиболее распространены электродвигатели с рабочим напряжением обмоток 380/220В (380В - для "звезды", 220 - для "треугольника). Большее напряжение для "звезды", меньшее - для "треугольника". В паспорте и на табличке двигателей кроме прочих параметров указывается рабочее напряжение обмоток, схема их соединения и возможность ее изменения.

Обозначение на табличке А говорит о том, что обмотки двигателя могут быть подключены как "треугольником" (на 220В), так и "звездой" (на 380В). При включении трехфазного двигателя в однофазную сеть желательно использовать схему "треугольник", поскольку в этом случае двигатель потеряет меньше мощности, чем при подключении "звездой".

Табличка Б информирует, что обмотки двигателя подсоединены по схеме "звезда", и в распределительной коробке не предусмотрена возможность переключить их на "треугольник" (имеется всего лишь три вывода). В этом случае остается или смириться с большой потерей мощности, подключив двигатель по схеме "звезда", или, проникнув в обмотку электродвигателя, попытаться вывести недостающие концы, чтобы соединить обмотки по схеме "треугольник".

Если рабочее напряжение двигателя составляет 220/127В, то к однофазной сети на 220В двигатель можно подключить только по схеме "звезда". При подключении 220В по схеме "треугольник", двигатель сгорит.

Начала и концы обмоток (различные варианты)

Пожалуй, основная сложность подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть заключается в том, чтобы разобраться в проводах, выходящих в распределительную коробку или, при отсутствии последней, просто выведенных наружу двигателя.

Самый простой случай, когда в имеющемся двигателе на 380/220В обмотки уже подключены по схеме "треугольник". В этом случае нужно просто подсоединить токоподводящие провода и рабочий и пусковой конденсаторы к клеммам двигателя согласно схеме подключения.

Если в двигателе обмотки соединены "звездой", и имеется возможность изменить ее на "треугольник", то этот случай тоже нельзя отнести к сложным. Нужно просто изменить схему подключения обмоток на "треугольник", использовав для этого перемычки.

Определение начал и концов обмоток . Дело обстоит сложнее, если в распределительную коробку выведено 6 проводов без указания об их принадлежности к определенной обмотке и обозначения начал и концов. В этом случае дело сводится к решению двух задач (Но прежде чем этим заниматься, нужно попробовать найти в Интернете какую-либо документацию к электродвигателю. В ней может быть описано к чему относятся провода разных цветов.):

• определению пар проводов, относящихся к одной обмотке;
• нахождению начала и конца обмоток.

Первая задача решается "прозваниванием" всех проводов тестером (замером сопротивления). Если прибора нет, можно решить её с помощью лампочки от фонарика и батареек, подсоединяя имеющиеся провода в цепь последовательно с лампочкой. Если последняя загорается, значит, два проверяемых конца относятся к одной обмотке. Таким способом определяются три пары проводов (A, B и C на рисунке ниже) относящихся к трем обмоткам.

Вторая задача (определение начала и конца обмоток) несколько сложнее и требует наличия батарейки и стрелочного вольтметра. Цифровой не годится из-за инертности. Порядок определения концов и начал обмоток показан на схемах 1 и 2.

К концам одной обмотки (например, A ) подключается батарейка, к концам другой (например, B ) - стрелочный вольтметр. Теперь, если разорвать контакт проводов А с батарейкой, стрелка вольтметра качнется в ту или иную сторону. Затем необходимо подключить вольтметр к обмотке С и проделать ту же операцию с разрывом контактов батарейки. При необходимости меняя полярность обмотки С (меняя местами концы С1 и С2) нужно добиться того, чтобы стрелка вольтметра качнулась в ту же сторону, как и в случае с обмоткой В . Таким же образом проверяется и обмотка А - с батарейкой, подсоединенной к обмотке C или B .

В итоге всех манипуляций должно получиться следующее: при разрыве контактов батарейки с любой из обмоток на 2-х других должен появляться электрический потенциал одной и той же полярности (стрелка прибора качается в одну сторону). Теперь остается пометить выводы одного пучка как начала (А1, В1, С1), а выводы другого - как концы (А2, В2, С2) и соединить их по необходимой схеме - "треугольник" или "звезда" (если напряжение двигателя 220/127В).

Извлечение недостающих концов . Пожалуй, самый сложный случай - когда двигатель имеет соединение обмоток по схеме "звезда", и нет возможности переключить ее на "треугольник" (в распределительную коробку выведено всего лишь три провода - начала обмоток С1, С2, С3) (см. рисунок ниже). В этом случае для подключения двигателя по схеме "треугольник" необходимо вывести в коробку недостающие концы обмоток С4, С5, С6.

Чтобы сделать это, обеспечивают доступ к обмотке двигателя, сняв крышку и, возможно, удалив ротор. Отыскивают и освобождают от изоляции место спайки. Разъединяют концы и припаивают к ним гибкие многожильные изолированные провода. Все соединения надежно изолируют, крепят провода прочной нитью к обмотке и выводят концы на клеммный щиток электродвигателя. Определяют принадлежность концов началам обмоток и соединяют по схеме "треугольник", подсоединив начала одних обмоток к концам других (С1 к С6, С2 к С4, С3 к С5). Работа по выводу недостающих концов требует определенного навыка. Обмотки двигателя могут содержать не одну, а несколько спаек, разобраться в которых не так-то и просто. Поэтому если нет должной квалификацией, возможно, не останется ничего иного, как подключить трехфазный двигатель по схеме "звезда", смирившись со значительной потерей мощности.

Схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть

Подключение по схеме "треугольник" . В случае бытовой сети, с точки зрения получения большей выходной мощности наиболее целесообразным является однофазное подключение трехфазных двигателей по схеме "треугольник". При этом их мощность может достигать 70% от номинальной. Два контакта в распределительной коробке подсоединяются непосредственно к проводам однофазной сети (220В), а третий - через рабочий конденсатор Ср к любому из двух первых контактов или проводам сети.

Обеспечение пуска . Пуск трехфазного двигателя без нагрузки можно осуществлять и от рабочего конденсатора (подробнее ниже), но если электродвигатель имеет какую-то нагрузку, он или не запустится, или будет набирать обороты очень медленно. Тогда для быстрого пуска необходим дополнительный пусковой конденсатор Сп (расчет емкости конденсаторов описан ниже). Пусковые конденсаторы включаются только на время пуска двигателя (2-3 сек, пока обороты не достигнут примерно 70% от номинальных), затем пусковой конденсатор нужно отключить и разрядить.

Подключение трехфазного электродвигателя в однофазную сеть по схеме "треугольник" с пусковым конденсатором Сп

Удобен запуск трехфазного двигателя с помощью особого выключателя, одна пара контактов которого замыкается при нажатой кнопке. При ее отпускании одни контакты размыкаются, а другие остаются включенными - пока не будет нажата кнопка "стоп".

Реверс . Направление вращения двигателя зависит от того, к какому контакту ("фазе") подсоединена третья фазная обмотка.

Направлением вращения можно управлять, подсоединив последнюю, через конденсатор, к двухпозиционному тумблеру, соединенному двумя своими контактами с первой и второй обмотками. В зависимости от положения тумблера двигатель будет вращаться в одну или другую сторону.

На рисунке ниже представлена схема с пусковым и рабочим конденсатором и кнопкой реверса, позволяющая осуществлять удобное управление трехфазным двигателем.

Подключение по схеме "звезда" . Подобная схема подключения трехфазного двигателя в сеть с напряжением 220В используется для электродвигателей, у которых обмотки рассчитаны на напряжение 220/127В.

Необходимая емкость рабочих конденсаторов для работы трехфазного двигателя в однофазной сети зависит от схемы подключения обмоток двигателя и других параметров. Для соединения "звездой" емкость рассчитывается по формуле:

Для соединения "треугольником":

Где Ср - емкость рабочего конденсатора в мкФ, I - ток в А, U - напряжение сети в В. Ток рассчитывается по формуле:

I = P/(1.73 U n cosф)

Где Р - мощность электродвигателя кВт; n - КПД двигателя; cosф - коэффициент мощности, 1.73 - коэффициент, характеризующий соотношение между линейным и фазным токами. КПД и коэффициент мощности указаны в паспорте и на табличке двигателя. Обычно их значение находится в диапазоне 0,8-0,9.

На практике величину емкости рабочего конденсатора при подсоединении "треугольником" можно посчитать по упрощенной формуле C = 70 Pн, где Pн - номинальная мощность электродвигателя в кВт. Согласно этой формуле на каждые 100 Вт мощности электродвигателя необходимо около 7 мкФ емкости рабочего конденсатора.

Правильность подбора емкости конденсатора проверяется результатами эксплуатации двигателя. Если её значение оказалось больше, чем требуется при данных условиях работы, двигатель будет перегреваться. Если емкость оказалась меньше требуемой, выходная мощность электродвигателя будет слишком низкой. Имеет резон подбирать конденсатор для трехфазного двигателя, начиная с малой емкости и постепенно увеличивая её значение до оптимального. Если есть возможность, лучше подобрать емкость измерением тока в проводах подключенных к сети и к рабочему конденсатору, например токоизмерительными клещами. Значение тока должно быть наиболее близким. Замеры следует производить при том режиме, в котором двигатель будет работать.

При определении пусковой емкости исходят, прежде всего, из требований создания необходимого пускового момента. Не путать пусковую емкость с емкостью пускового конденсатора. На приведенных выше схемах, пусковая емкость равна сумме емкостей рабочего (Ср) и пускового (Сп) конденсаторов.

Если по условиям работы пуск электродвигателя происходит без нагрузки, то пусковая емкость обычно принимается равной рабочей, то есть пусковой конденсатор не нужен. В этом случае схема включения упрощается и удешевляется. Для такого упрощения и главное удешевления схемы, можно организовать возможность отключения нагрузки, например, сделав возможность быстро и удобно изменять положение двигателя для ослабления ременной передачи, или сделав для ременной передачи прижимной ролик, например, как у ременного сцепления мотоблоков.

Пуск под нагрузкой требует наличия дополнительной емкости (Сп) подключаемой на время запуска двигателя. Увеличение отключаемой емкости приводит к возрастанию пускового момента, и при некотором определенном ее значении момент достигает своего наибольшего значения. Дальнейшее увеличение емкости приводит к обратному результату: пусковой момент начинает уменьшаться.

Исходя из условия запуска двигателя под нагрузкой близкой к номинальной, пусковая емкость должна быть в 2-3 раза больше рабочей, то есть, если емкость рабочего конденсатора 80 мкФ, то емкость пускового конденсатора должна быть 80-160 мкФ, что даст пусковую емкость (сумма емкости рабочего и пускового конденсаторов) 160-240 мкФ. Но если двигатель имеет небольшую нагрузку при запуске, емкость пускового конденсатора может быть меньше или, как писалось выше, его вообще может не быть.

Пусковые конденсаторы работают непродолжительное время (всего несколько секунд за весь период включения). Это позволяет использовать при запуске двигателя наиболее дешевые пусковые электролитические конденсаторы, специально предназначенные для этой цели (http://www.platan.ru/cgi-bin/qweryv.pl/0w10609.html).

Отметим, что у двигателя подключенного к однофазной сети через конденсатор, работающего без нагрузки, по обмотке, питаемой через конденсатор, идет ток на 20-30% превышающий номинальный. Поэтому, если двигатель используется в недогруженном режиме, то емкость рабочего конденсатора следует уменьшить. Но тогда, если двигатель запускался без пускового конденсатора, последний может потребоваться.

Лучше использовать не один большой конденсатор, а несколько поменьше, отчасти из-за возможности подбора оптимальной емкости, подсоединяя дополнительные или отключая ненужные, последние можно использовать в качестве пусковых. Необходимое количество микрофарад набирается параллельным соединением нескольких конденсаторов, исходя из того, что суммарная емкость при параллельном соединении подсчитывается по формуле: C общ = C 1 + C 1 + ... + С n .

В качестве рабочих используются обычно металлизированные бумажные или пленочные конденсаторы (МБГО, МБГ4, К75-12, К78-17 МБГП, КГБ, МБГЧ, БГТ, СВВ-60). Допустимое напряжение должно не менее чем в 1,5 раза превышать напряжение сети.

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.

В промышленности и быту широко распространены асинхронные двигатели, которые питаются напрямую от с переменным напряжением. В статоре подобного мотора расположены три обмотки, смещенные друг относительно друга на 120 градусов – это сделано для того, чтобы создавать одинаковое в любой точке окружности вокруг статора. Для подключения таких электродвигателей применяется две основные схемы: подключение звездой и треугольником. Давайте подробнее рассмотрим каждый из этих видов подключения. Для наглядности, обозначим начало каждой из трех обмоток U1 , V1 , W1, а их концы – U2 , V2 , W2 соответственно.

Чтобы реализовать подключение мотора по схеме «звезда», необходимо соединить все концы обмоток U2 , V2 , W2 в одной точке, а на входы каждой из обмоток подавать по одной фазе из трехфазной сети.

Для того чтобы подключить двигатель по схеме «треугольник», необходимо к началу первой обмотки U1 присоединить конец второй V2, к началу второй обмотки V1 – конец третьей обмотки W2, а начало третьей обмотки W1 к концу первой U2. К местам, где соединяются обмотки, подключаются фазы питающей сети.

Посмотрите видео о способах подключения электродвигателей:

Важно правильно выбрать схему подключения для конкретного двигателя, иначе можно не получить от него необходимой мощности, а в отдельных случаях — даже вывести мотор из строя.

Каждая из этих схем подключения к сети имеет как свои плюсы, так и недостатки. К примеру, мотор, подключенный звездой, запускается очень плавно, и может работать с небольшой перегрузкой без вреда для самого двигателя.

Однако максимальная паспортная мощность электропривода в таком случае недостижима – двигатель будет выдавать до 70% от своей номинальной мощности.

Подключение треугольником позволяет достигать паспортной мощности, однако при такой схеме подключения пусковые токи достигают значительных величин. К тому же замечено, что при подключении треугольником электродвигатель греется при работе, что уменьшает срок его службы.

Чтобы минимизировать минусы и полностью реализовать плюсы каждой из схем, была придумана система автоматической смены схемы подключения. То есть, асинхронный электродвигатель запускается по схеме «звезда», а при выходе на свою номинальную частоту вращения, переключается на схему «треугольник», и выходит на свою паспортную мощность. Реализуется такая смена схем подключения при помощи или пусковых реле времени. Также это можно сделать при помощи пакетного переключателя, но в этом случае нужно внимательно следить за работой мотора, чтобы переключить его в нужный момент.

Ещё одно интересное видео, о способе подключения электродвигателя:

СОЕДИНЕНИЯ ЗВЕЗДОЙ И ТРЕУГОЛЬНИКОМ

способы соединений элементов электрич. цепей, при к-рых ветви цепи образуют соответственно трёхлучевую звезду и треугольник. Наибольшее распространение С. з. и т. получили в трёхфазных электрич. цепях. При соединении звездой концы обмоток трёх фаз генератора (трансформатора, электродвигателя) объединяются в общую нейтральную точку, а начала обмоток присоединяются к трём отходящим проводам ("линейные провода"). При соединении треугольником конец каждой фазы соединяется с началом следующей и к полученным трём узлам присоединяются линейные провода. Если и генератор и приёмник электроэнергии соединены звездой, то нейтр. точки могут быть связаны четвёртым (нейтр.) проводом. У симметричных приёмников, соединённых звездой или треугольником, сопротивления всех трёх фаз одинаковы. В симметричной трёхфазной цепи, соединённой треугольником, напряжения U л между линейными проводами равны напряжениям U ф на фазах приёмника, а силы тока в линейных проводах в корень из 3 раз больше, чем в фазах приёмника. При соединении звездой линейные напряжения больше фазных в корень из 3 раз, а силы тока в линейных проводах и в фазах одинаковы. См. рис.

Большой энциклопедический политехнический словарь . 2004 .

Смотреть что такое "СОЕДИНЕНИЯ ЗВЕЗДОЙ И ТРЕУГОЛЬНИКОМ" в других словарях:

СОЕДИНЕНИЕ ЗВЕЗДОЙ И ТРЕУГОЛЬНИКОМ - способы соединений, применяемые в трехфазной электрической цепи (рис. С 15). При соединении звездой концы обмоток трех фаз генератора (трансформатора, электродвигателя) соединяют в общую нейтральную точку, а начала обмоток присоединяют к трем… … Металлургический словарь

В электротехнике, способы соединения элементов электрических цепей (См. Электрическая цепь), при которых ветви цепи образуют соответственно треугольник и трехлучевую звезду (см. рис.). Наибольшее распространение Т. и з. с. получили в… …

Трёхфазная система, совокупность трёх однофазных электрических цепей переменного тока (См. Переменный ток) (называемых фазами), в которых действуют три переменных напряжения одинаковой частоты, сдвинутых по фазе друг относительно друга;… …

Попытки применить электричество как двигательную силу были сделаны еще в начале прошлого столетия. Так, после того как (1821 г.) Фарадеем было открыто явление вращения магнитов вокруг проводников с токами и наоборот, Sturgeons и Barlow построили… …

- (англ. selsyn, от англ. self сам и греч. sýnchronos одновременный, синхронный) Электрическая машина, позволяющая осуществлять угловое перемещение вала какого либо устройства или механизма в соответствии с угловым перемещением другого вала … Большая советская энциклопедия

Э. канализация представляет собой ряд приспособлений и сооружений для распределения Э. энергии от данного источника к приемникам, расположенным в разных пунктах данной местности. Главной частью Э. канализации являются провода, по которым… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона - Трёхфазная система электроснабжения частный случай многофазных систем электрических цепей, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определённый… … Википедия

Применение однофазных систем для передачи большого количества энергии на значительные расстояния вызвало необходимость удешевления стоимости электрических линий. Кроме того, однофазные двигатели не имели начального пускового момента и не соответствовали требованиям промышленного электропривода. Поэтому использование однофазных систем ограничивалось электроосветительными установками. В связи с этим проблема передачи энергии превратилась в комплексную: необходимо было одновременно разработать схему экономичной электропередачи высокого напряжения и надежную простую конструкцию электродвигателя, удовлетворяющего требованиям промышленного электропривода.

В разработке этой проблемы принимали участие ученые и инженеры разных стран. Однако выдающихся результатов добился М. О. Доливо-Дорбровольский, придавший своим исследованиям практический характер. Он по праву считается основоположником создания трехфазной техники.

Трехфазные системы имеют следующие преимущества перед однофазными:

Экономия до 25% цветных металлов на сооружение линий электропередачи.

Возможность применения трехфазных асинхронных двигателей, простых по конструкции и надежных в эксплуатации.

Наличие двух эксплуатационных напряжений при четырехпроводной системе, полученной в случае соединения звездой.

Трехфазную систему можно рассматривать как частный случай многофазной. Под многофазной системой подразумевают совокупность нескольких цепей, в которых одновременно действуют Э.Д.С., имеющие одинаковою частоту и амплитуду, но сдвинутых между собой по фазе. В трехфазной системе связаны вместе пары цепи, в каждой из которых генерируется равная по амплитуде синусоидальная Э.Д.С. одной и той же частоты, но сдвинутая по фазе относительно Э.Д.С., в других цепях на 1/3 периода.

Схема простейшего генератора трехфазного тока показана на рис. 3.1.

Рис.3.1. схема генератора трехфазного тока

На оси жестко закреплены три одинаковые катушки (обмотки), плоскости которых сдвинуты относительно друг друга на 120°. При вращении системы этих катушек в однородном магнитном поле с постоянной угловой скоростью со, в каждой из них индуктируется переменная синусоидальная Э.Д.С. Амплитудные значения и частота этих Э.Д.С. будут одинаковы, но по фазе Э.Д.С. сдвинуты относительно друг друга на 1/3 периода, в силу того, что следующая катушка занимает в пространстве положение предыдущей спустя 1/3 оборота. Начало обмоток трехфазного генератора принято обозначать буквами А, В, С, а соответствующие им концы - X, Y, Z. Принимая за начало отсчета времени момент, когда Э.Д.С. в обмотке А-Х равна нулю можно записать следующие зависимости:

(3.1)

Соответствующие системе уравнений графики е(t) показаны на рис.3.2.

Рис.3.2. кривые Э.Д.С. трехфазной системы

В комплексной форме система уравнений (4.1) запишется в виде:

(3.2)

Трехфазная система в которой Э.Д.С. во всех фазах одинаковы и угол между ними равен 120°, называется симметричной. Для симметричной системы Е А = E В = Е С = Е ф .

Векторная диаграмма Э.Д.С. (рис.3.3.) представляет собой симметричную трехлучевую звезду.

Рис.3.3. Векторы фазных Э.Д.С. трехфазной системы

При расчете трехфазных цепей используют фазовый оператор .

Основное свойство фазового оператора:

Уравнение (3.3) можно переписать в виде (1+а+а 2)=0.

С использованием фазового оператора система уравнений (3.2) запишется следующем образом:

(3.4)

Для симметричной системы, используя уравнение (3.3)

Е А +Е В +Е С =Е А + а 2 Е В + аЕ С = Е ф (1+а 2 + а)=0 .

Очередность, в которой фазовые Э.Д.С. достигают максимального значения, называется порядком чередования фаз. В рассмотренном случае за фазой А следует фаза В, затем - фаза С. Такой порядок чередования фаз называется прямой. Для получения обратного порядка чередования фаз (А, С, В) достаточно изменить направление вращения катушек (рис. 3.1).

Соединения звездой и треугольником

Существуют два основных способа соединения обмоток генераторов и приемников в трехфазных цепях: соединение звездой и треугольником (рис.3.4. и рис.3.5.)

Рис.3.4. Трехфазная система, соединенная по схеме звезды

Рис.3.5. Трехфазная система, соединенная по схеме треугольник

При соединении звездой (рис. 3.4.) все концы (Х, У, Z) фазных обмоток генератора соединяют в одну общую точку. Общие точки генератора и приемника называют нулевой точкой генератора (0) и нулевой точкой приемника (О /), а соединяющий их провод - нулевым или нейтральным. Провода, соединяющие обмотки генератора с приемником называют линейными. При соединении треугольником (рис. 3.5.) фазные обмотки генератора соединяют последовательно так, чтобы начало одной обмотки соединялось с концом другой. При таком соединении фазные Э.Д.С. направлены одинаково и, следовательно, внутри треугольника генератора действует их алгебраическая сумма. При постоянном токе такое последовательное соединение источников в замкнутом контуре вызвало бы большой ток короткого замыкания . Но в трехфазной системе в любой момент времени e А +e В +e С =0 (рис. 3.2.). Поэтому никакого внутреннего уравнительного тока в треугольнике, образуемом обмотками генератора, не возникает.

Общие точки каждой пары фазных обмоток генератора и общие точки каждой пары ветвей приемника соединяются проводами, которые называются линейными. Схемы соединения обмоток источников питания и приемников не зависят друг от друга. Лучи звезды или ветви треугольника приемника называют фазами приемника, а сопротивления фаз приемника - фазными сопротивлениями. Э.Д.С., наводимые в фазных обмотках генератора, напряжения на фазах приемника и токи в фазах называют, соответственно, фазными Э.Д.С., напряжениями и токами (E Ф,U Ф, I Ф). Напряжения между линейными проводами и токи в них называют линейными напряжениями и токами (U л, I л). При соединении фаз звездой линейные и фазные токи равны I л =I Ф. При соединении фаз треугольником линейное напряжение между проводами равно фазному напряжению U л =U Ф.

Положительное направление токов во всех линейных проводах берется от источника питания к приемнику, а в нейтральном проводе - от нейтральной точки приемника к нейтральной точке источника питания. Положительные направления Э.Д.С. в ветвях треугольника источника питания выбирают в направлении А С В А, а напряжений и токов в ветвях треугольника нагрузки - в направлении А В С А (рис. 3.5.). Трехфазный приемник называют симметричным, если комплексные сопротивления всех фаз одинаковы. В противном случае он называются несимметричным.

Если симметричный приемник подключен к симметричной системе Э.Д.С., то получается симметричная система токов.

Режим работы трехфазной цепи , при котором трехфазные системы напряжений и токов симметричны, называется симметричным режимом.

Так как они имеют высокую надежность - простота конструкции позволяет увеличить ресурс двигателя. С коллекторными моторами с точки зрения подключения к сети дела обстоят проще - не нужно никаких дополнительных устройств для запуска. Асинхронники нуждаются в батарее конденсаторов или частотном преобразователе, если нужно подключать к сети 220 В.

Как подключается мотор к трехфазной сети 380 В

В трехфазных асинхронных моторах имеются три одинаковых обмотки, они соединяются по определенной схеме. Существует всего две схемы соединения обмоток электрических моторов:

1. Звезда.
2. Треугольник.

При соединении обмоток по схеме «треугольник» можно добиться максимальной мощности. Но на этапе запуска возникают большие токи, для техники они представляют опасность.

Если подключать по схеме «звезда», то запуск двигателя будет плавным, так как токи низкие. Правда, при таком соединении добиться большой мощности не получится. Если обратить на эти моменты внимание, то станет ясно, почему электрические двигатели при включении в бытовую сеть 220 В соединяются только по схеме «звезда». Если выбрать схему «треугольник», то вероятность выхода из строя электродвигателя увеличивается.

В некоторых случаях, когда требуется добиться от привода большого показателя мощности, используют комбинированное подключение. Запуск производится при соединенных обмотках в «звезду», а после осуществляется переход на «треугольник».

Звезда и треугольник

Независимо от того, какую вы выберете 380 на 220 В, вам требуется знать особенности конструкции мотора. Обратите внимание на то, что:

1. Имеются три статорных обмотки, у которых есть по два вывода - начало и конец. Они выводятся наружу в контактный короб. При помощи перемычек производится соединение выводов обмоток по схемам «звезда» или «треугольник».
2. В сети 380 В есть три фазы, которые обозначаются буквами А, В и С.

Для того чтобы произвести соединение по схеме «звезда», нужно замкнуть вместе все начала обмоток.

А на концы подается питание 380 В. Это нужно знать и при подключении электродвигателя 380 на 220 Вольт. Чтобы соединить обмотки по схеме «треугольник», необходимо начало катушки замыкать с концом соседней. Получается, что вы соединяете все обмотки последовательно, образуется своеобразный треугольник, к вершинам которого подключается питание.

Переходная схема включения

Для того чтобы плавно запустить трехфазный электромотор и получить максимальную мощность, необходимо включать его по схеме «звезда». Как только ротор достигнет номинальной частоты вращения, производится коммутация и переход на включение по схеме «треугольник». Но у такой переходной схемы есть существенный недостаток - нельзя сделать реверс.

При использовании переходной схемы для применяется три магнитных пускателя:

1. Первый производит соединение начальных концов обмоток статора и фаз питания.
2. Второй пускатель необходим для соединения по схему «треугольник». С его помощью соединяются концы статорных обмоток.
3. При помощи третьего пускателя производится соединение концов обмоток с питающей сетью.

При этом второй и третий пускатели нельзя вводить в работу одновременно, так как появится короткое замыкание. Следовательно, автоматический выключатель, установленный в щитке, произведет отключение питающей сети. Для предотвращения одновременного включения двух пускателей используется блокировка электрическим способом. При этом возможно включение только одного пускателя.

Как работает переходная схема

Особенность функционирования переходной схемы:

1. Производится включение первого магнитного пускателя.
2. Запускается реле времени, которое позволяет ввести в работу третий магнитный пускатель (производится запуск двигателя с обмотками, соединенными по схеме «звезда»).
3. Спустя время, заданное в настройках реле, происходит отключение третьего и ввод в работу второго пускателя. При этом обмотки соединяются в схему «треугольник».

Для того чтобы прекратить работу, нужно разомкнуть силовые контакты первого пускателя.

Особенности подключения в однофазную сеть

При использовании добиться максимальной мощности не получится. Для того чтобы произвести подключение электродвигателя 380 на 220 с конденсатором, нужно придерживаться нескольких правил. И самое главное - это правильно подбирать емкость конденсаторов. Правда, при этом мощность мотора не будет превышать 50% от максимума.

Обратите внимание на то, что при включении электромотора в сеть 220 В даже при соединении обмоток по схеме «треугольник» не достигнут критического значения токи. Поэтому допускается использовать эту схему, даже более - она считается оптимальной при работе в этом режиме.

Схема включения в сеть 220 В

Если осуществляется питание от сети 380, то к каждой обмотке подключается отдельная фаза. Причем три фазы сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов. А вот в случае подключения к сети 220 В получается так, что фаза всего одна. Правда, в качестве второй выступает ноль. А вот при помощи конденсатора делается третья - производится сдвиг на 120 градусов относительно первых двух.

Обратите внимание на то, что двигатель, рассчитанный на подключение к сети 380 В, проще всего подключить к 220 В только при помощи конденсаторов. Существует еще два способа - при помощи частотного преобразователя или еще одного Но эти способы увеличивают либо стоимость всего привода, либо его габариты.

Рабочий и пусковой конденсаторы

При запуске электродвигателя с мощностью ниже 1,5 кВт (при условии, что на начальном этапе нет нагрузки на ротор), допускается использование только рабочего конденсатора. Подключение электродвигателя 380 к 220 без конденсатора запуска возможно только при таком условии. А если на ротор воздействует нагрузка и мощность двигателя более 1,5 кВт, необходимо использовать пусковой конденсатор, который нужно включать на несколько секунд.

Рабочий конденсатор подключается к нулевому выводу и к третьей вершине треугольника. Если необходимо сделать реверс ротора, то нужно просто вывод конденсатора соединить с фазой, а не с нулем. Пусковой конденсатор включается при помощи кнопки без фиксатора параллельно рабочему. Он участвует в работе до тех пор, пока не произойдет разгон электрического двигателя.

Чтобы подобрать рабочий конденсатор при включении обмоток по схеме «треугольник», нужно использовать такую формулу:

Пусковой конденсатор подбирается эмпирическим путем. Его емкость должна быть примерно в 2-3 раза больше, нежели у рабочего.