Jaka jest różnica między schematami połączeń uzwojeń silnika z gwiazdą i trójkątem?

System trójfazowego prądu elektrycznego został opracowany pod koniec XIX wieku przez rosyjskiego naukowca M.O. Dolivo-Dobrovolsky'ego. Trzy fazy, w których napięcie jest przesunięte względem siebie o 120 stopni, m.in. ułatwiają wytworzenie wirującego pola magnetycznego. Pole to niesie ze sobą wirniki najpopularniejszych i najprostszych trójfazowych silników asynchronicznych.

Trzy uzwojenia stojana takich silników elektrycznych są w większości przypadków połączone zgodnie ze schematem „gwiazdy” lub „trójkąta”. W literaturze zagranicznej używa się terminów „gwiazda” i „delta”, w skrócie S i D. Bardziej powszechne jest oznaczenie mnemoniczne D i Y, co czasami może wprowadzać w błąd – literą D można oznaczyć zarówno „gwiazdę”, jak i "trójkąt".

Napięcia fazowe i sieciowe

Aby zrozumieć różnice między metodami łączenia uzwojeń, musisz najpierw zrozumieć z pojęciami napięć fazowych i liniowych. Napięcie fazowe to napięcie między początkiem a końcem jednej fazy. Liniowy - między tymi samymi wnioskami z różnych faz.

W przypadku sieci trójfazowej napięcia międzyfazowe są napięciami między fazami, na przykład A i B, a napięcia fazowe występują między każdą fazą a przewodem neutralnym.

Zatem napięcia Ua, Ub, Uc będą fazowe, a Uab, Ubc, Uca będą liniowe. Te napięcia są różne. Tak więc dla sieci domowej i przemysłowej 0,4 kV napięcia liniowe wynoszą 380 woltów, a napięcia fazowe 220 woltów.

Połączenie uzwojeń silnika zgodnie ze schematem „gwiazda”

Łącząc fazy silnika elektrycznego z gwiazdą, trzy uzwojenia są ze sobą połączone na swoich początkach we wspólnym punkcie. Wolne końce są połączone z własną fazą sieci. W niektórych przypadkach wspólny punkt jest podłączony do szyny neutralnej systemu zasilania.

Z rysunku widać, że dla tego włączenia napięcie fazowe sieci jest przykładane do każdego uzwojenia (dla sieci 0,4 kV - 220 woltów).

Podłączanie uzwojeń silnika zgodnie ze schematem „trójkąta”

W schemacie „trójkąta” końce uzwojeń są połączone szeregowo. Okazuje się, że jest to rodzaj koła, ale w literaturze nazwa „trójkąt” jest akceptowana ze względu na często używany styl. W tym przykładzie wykonania nie ma miejsca na podłączenie przewodu neutralnego.

Oczywiście napięcia przyłożone do każdego uzwojenia będą liniowe (380 woltów na uzwojenie).

Porównanie schematów połączeń ze sobą

Aby porównać oba schematy ze sobą, konieczne jest obliczenie mocy elektrycznej wytwarzanej przez silnik elektryczny podczas jednego lub drugiego włączenia. W tym celu należy wziąć pod uwagę koncepcje prądów liniowych (Ilin) i fazowych (Iphase).Prąd fazowy to prąd płynący przez uzwojenie fazowe. Prąd linii płynie przez przewód podłączony do zacisku uzwojenia.

W sieciach do 1000 woltów źródłem energii elektrycznej jest transformator, którego uzwojenie wtórne jest włączane przez „gwiazdę” (w przeciwnym razie nie można zorganizować przewodu neutralnego) lub generator, którego uzwojenia są połączone w ten sam sposób.

Rysunek pokazuje, że po połączeniu z „gwiazdą” prądy w przewodach i prądy w uzwojeniach silnika są równe. Prąd fazowy jest określony przez napięcie fazowe:

   

gdzie Z jest oporem uzwojenia jednej fazy, można je przyjąć za równe. Można napisać, że

   

.

W przypadku połączenia w trójkąt prądy są różne - określają je napięcia liniowe przyłożone do rezystancji Z:

   

.

Dlatego w tym przypadku .

Teraz możemy porównać całkowitą moc (), zużywane przez silniki elektryczne o różnych schematach.

• w przypadku połączenia w gwiazdę całkowita moc wynosi ;
• w przypadku połączenia w trójkąt całkowita moc wynosi .

Tak więc po włączeniu przez „gwiazdę” silnik elektryczny rozwija moc trzykrotnie niższą niż po podłączeniu do trójkąta. Prowadzi to również do innych pozytywnych konsekwencji:

• prądy rozruchowe są zmniejszone;
• praca silnika i rozruch stają się płynniejsze;
• silnik elektryczny dobrze radzi sobie z krótkotrwałymi przeciążeniami;
• reżim termiczny silnika asynchronicznego staje się łagodniejszy.

Drugą stroną medalu jest to, że silnik z uzwojeniem gwiaździstym nie może osiągnąć maksymalnej mocy. W niektórych przypadkach moment obrotowy może nawet nie wystarczyć do obrócenia wirnika.

Sposoby przełączania obwodów gwiazda-trójkąt

Konstrukcja większości silników elektrycznych umożliwia przełączanie z jednego schematu połączeń na inny.W tym celu na terminalu wyświetlane są początki i końce uzwojeń, dzięki czemu po prostu zmieniając położenie nakładek, można zrobić „trójkąt” z „gwiazdy” i odwrotnie.

Właściciel silnika elektrycznego może sam wybrać to, czego potrzebuje – łagodny start z małymi prądami rozruchowymi i płynną pracą czy też największą moc stworzoną przez silnik. Jeśli potrzebujesz obu, możesz przełączać się automatycznie za pomocą potężnych styczników.

Po naciśnięciu przycisku start SB2 silnik elektryczny jest włączany zgodnie ze schematem „gwiazdy”. Stycznik KM3 jest podciągnięty, jego styki zamykają z jednej strony wyjścia uzwojeń silnika. Przeciwne wnioski są połączone z siecią, każda z własną fazą poprzez styki KM1. Gdy ten stycznik jest włączony, do uzwojeń przykładane jest napięcie trójfazowe i napędzany jest wirnik silnika elektrycznego. Po pewnym czasie ustawionym na przekaźniku KT1 cewka KM3 załącza się, jest rozładowywana, stycznik KM2 włącza się, zamieniając uzwojenia w „trójkąt”.

Przełączanie następuje po zwiększeniu prędkości silnika. Ten moment można kontrolować za pomocą czujnika prędkości, ale w praktyce wszystko jest łatwiejsze. Przełączanie jest kontrolowane przekaźnik czasowy - po 5-7 sekundach uważa się, że procesy rozruchowe zostały zakończone i można włączyć silnik w trybie maksymalnej mocy. Nie warto opóźniać tego momentu, ponieważ dłuższa praca z nadmiarem dopuszczalnego obciążenia dla „gwiazdy” może doprowadzić do awarii napędu elektrycznego.

Podczas wdrażania tego trybu pamiętaj o następujących kwestiach:

1. Moment rozruchowy silnika z uzwojeniem w gwiazdę jest znacznie niższy niż wartość tej cechy silnika elektrycznego z połączeniem w trójkąt, więc uruchomienie w ten sposób silnika elektrycznego o trudnych warunkach rozruchowych nie zawsze jest możliwe. Po prostu nie wejdzie w rotację. Takie przypadki obejmują pompy napędzane elektrycznie działające z przeciwciśnieniem itp. Podobne problemy rozwiązuje się za pomocą silników z wirnikiem fazowym, płynnie zwiększając prąd wzbudzenia przy rozruchu. Start w gwiazdę jest z powodzeniem stosowany podczas pracy z pompami odśrodkowymi pracującymi na zamkniętym zaworze, w przypadku obciążeń wentylatora na wale silnika itp.
2. Uzwojenia silnika muszą wytrzymać napięcie sieciowe sieci. Ważne jest, aby nie mylić silników D/Y 220/380 V (zwykle silników asynchronicznych małej mocy do 4 kW) z silnikami D/Y 380/660 V (zwykle 4 kW i więcej). Sieć 660 V praktycznie nigdzie nie jest używana, ale tylko silniki elektryczne o tym napięciu znamionowym mogą być używane do przełączania gwiazda-trójkąt. Napęd 220/380 w sieci trójfazowej jest włączany tylko przez „gwiazdę”. Nie można ich używać w schemacie przełączania.
3. Należy zachować przerwę między wyłączeniem stycznika „gwiazda” a włączeniem stycznika „trójkątnego”, aby uniknąć nałożenia. Ale niemożliwe jest zwiększenie go ponad miarę, aby zapobiec zatrzymaniu silnika elektrycznego. Podczas samodzielnego tworzenia obwodu może być konieczne wybranie go eksperymentalnie.

Zastosowano również przełącznik wsteczny. Ma sens, jeśli mocny silnik tymczasowo pracuje z małym obciążeniem.Jednocześnie jego współczynnik mocy jest niski, ponieważ pobór mocy czynnej zależy od poziomu obciążenia silnika elektrycznego. Z drugiej strony o reaktywności decyduje głównie indukcyjność uzwojeń, która nie zależy od obciążenia na wale. Aby poprawić stosunek pobieranej mocy czynnej i biernej, można przełączyć uzwojenia w obwód „gwiazda”. Można to również zrobić ręcznie lub automatycznie.

Układ przełączający można montować na elementach dyskretnych – przekaźnikach czasowych, stycznikach (rozrusznikach) itp. Produkowane są również gotowe rozwiązania techniczne łączące obwód automatycznego przełączania w jednej obudowie. Wystarczy podłączyć silnik elektryczny i zasilanie z sieci trójfazowej do zacisków wyjściowych. Takie urządzenia mogą mieć różne nazwy, na przykład „przekaźnik czasu rozruchu” itp.

Włączenie uzwojeń silnika według różnych schematów ma swoje zalety i wady. Podstawą kompetentnego działania jest znajomość wszystkich zalet i wad. Wtedy silnik wytrzyma długo, przynosząc maksymalny efekt.

Podobne artykuły: