При создании любого прибора важно не только подобрать необходимые детали, но и верно их все соединить. И в рамках данной статьи будет рассказано про соединение звездой и треугольником. Где это применяется? Как схематически данное действие выглядит? На эти, а также другие вопросы и будут даны ответы в рамках статьи.
Что собой представляет трёхфазная система электроснабжения?
Она является частным случаем многофазных систем построения электрических цепей для переменного тока. В них действуют созданные с помощью общего источника энергии синусоидальные ЭДС, обладающие одинаковой частотой. Но при этом они сдвинуты относительно друг друга на определённую величину фазового угла. В трехфазной системе он равняется 120 градусам. Шестипроводная (часто ещё называемая многопроводной) конструкция для переменного тока была изобретена в своё время Николой Теслой. Также значительный вклад в её развитие внёс Доливо-Добровольский, который первым предложил делать трёх- и четырепроводные системы. Также он обнаружил ряд преимуществ, которые имеют трехфазные конструкции. Что же собой представляют схемы включения?
Схема звезды
Так называют соединение, при котором концы фаз обмоток генератора соединяют в общую точку. Её называют нейтралью. Концы фаз обмоток потребителя также соединяются в одну общую точку. Теперь к проводам, которые их соединяют. Если он находится между началом фаз потребителя и генератора, его называют линейным. Провод, который соединяет нейтрали, обозначают как нейтральный. Также от него зависит название цепи. Если есть нейтральный, схема называется четырёхпроводной. В ином случае она будет трёхпроводной.
Треугольник
Это тип соединения, в котором начало (Н) и конец (К) схемы находятся в одной точке. Так, К первой фазы подсоединён у Н второй. Её К соединяется с Н третьей. А её конец соединён с началом первой. Такую схему можно было бы назвать кругом, если не особенность её монтирования, когда более эргономичным является размещение в виде треугольника. Чтобы узнать все особенности соединения, ознакомитесь с ниже приведёнными видами соединений. Но до этого ещё немного информации. Чем отличается соединение звездой и треугольником? Разница между ними заключается в том, что по-разному соединяются фазы. Также существуют определённые отличия в эргономичности.
Виды
Как можно понять из рисунков, существует довольно много вариантов реализации включения деталей. Сопротивления, которые возникают в таких случаях, называют фазами нагрузки. Выделяют пять видов соединений, по которым может быть подключен генератор к нагрузке. Это:
- Звезда-звезда. Вторая используется с нейтральным проводом.
- Звезда-звезда. Вторая используется без нейтрального провода.
- Треугольник-треугольник.
- Звезда-треугольник.
- Треугольник-звезда.
А что это за оговорки в первом и втором пунктах? Если вы уже успели задаться этим вопросом, прочитайте информацию, которая идёт к схеме звезды: там есть ответ. Но здесь хочется сделать небольшое дополнение: начала фаз генераторов обозначаются с применением заглавных букв, а нагрузки - прописными. Это относительно схематического изображения. Теперь по опыту использования: когда выбирают направление протекания тока, в линейных проводах делают так, чтобы он был направлен со стороны генератора к нагрузке. С нулевыми поступают полностью наоборот. Посмотрите, как выглядит схема соединения звезда-треугольник. Рисунки очень хорошо наглядно показывают, как и что должно быть. Схема соединения обмоток звезда/треугольник представлены в разных ракурсах, и проблем с их пониманием быть не должно.
Преимущества
Каждая ЭДС работает в определённой фазе периодического процесса. Для обозначения проводников используют латинские буквы A, B, C, L и цифры 1, 2, 3. Говоря про трехфазные системы, обычно выделяют такие их преимущества:
- Экономичность при передаче электричества на значительные расстояния, которое обеспечивает соединение звездой и треугольником.
- Малая материалоёмкость трехфазных трансформаторов.
- Уравновешенность системы. Данный пункт является одним из самых важных, поскольку позволяет избежать неравномерной механической нагрузки на электрогенерирующую установку. Из этого вытекает больший срок службы.
- Малой материалоёмкостью обладают силовые кабели. Благодаря этому при одинаковой потребляемой мощности в сравнении с однофазными цепями уменьшаются токи, которые необходимы, чтобы поддерживать соединение звездой и треугольником..
- Можно без значительных усилий получить круговое вращающееся магнитное поле, что необходимо для работоспособности электрического двигателя и целого ряда других электротехнических устройств, работающих по похожему принципу. Это достигается благодаря возможности создания более простой и одновременно эффективной конструкции, что, в свою очередь, вытекает из показателей экономичности. Это ещё один значительный плюс, который имеет соединение звездой и треугольником.
- В одной установке можно получить два рабочих напряжения - фазное и линейное. Также можно сделать два уровня мощности, когда присутствует соединение по принципу «треугольника» или «звезды».
- Можно резко уменьшать мерцание и стробоскопический эффект светильников, работающих на люминесцентных лампах, пойдя по пути размещения в нём устройств, питающихся от разных фаз.
Благодаря вышеуказанным семи преимуществам трехфазные системы сейчас являются наиболее распространёнными в современной электронике. Соединение обмоток трансформатора звезда/треугольник позволяет подобрать оптимальные возможности для каждого конкретного случая. К тому же неоценимой является возможность влиять на напряжение, передающееся по сетям к домам жителей.
Заключение
Данные системы соединения являются самыми популярными благодаря своей эффективности. Но следует помнить, что работа идёт с высоким напряжением, и необходимо соблюдать крайнюю осторожность.
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:
- Звезда.
- 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:
- 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».
- 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:
- Первый производит соединение начальных концов обмоток статора и фаз питания.
- Второй пускатель необходим для соединения по схему «треугольник». С его помощью соединяются концы статорных обмоток.
- 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:
- Производится включение первого магнитного пускателя.
- Запускается реле времени, которое позволяет ввести в работу третий магнитный пускатель (производится запуск двигателя с обмотками, соединенными по схеме «звезда»).
- 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.
Сегодня асинхронные электромоторы пользуются популярностью благодаря надежности, отличной производительности и сравнительно невысокой стоимости. Двигатели этого типа обладают конструкцией, способной выдерживать сильные механические нагрузки. Чтобы пуск агрегата прошел успешно, его необходимо правильно подключить. Для этого используется соединения типа «звезда» и «треугольник», а также их комбинация.
Виды соединений
Конструкция электромотора достаточно проста и состоит из двух главных элементов - неподвижного статора и расположенного внутри, вращающегося ротора . Каждая из этих частей имеет собственные обмотки, проводящие ток. Статорная уложена в специальные пазы при обязательном соблюдении расстояния в 120 градусов.
Принцип работы двигателя прост - после включения пускателя и подачи напряжения на статор возникает магнитное поле, заставляющее ротор вращаться. Обе оконечности обмоток выводятся в распределительную коробку и располагаются в два ряда. Их выводы маркируются буквой «С» и получают цифровое обозначение в пределах от 1 до 6.
Чтобы их соединить, можно использовать один из трех способов:
- «Звезда»;
- «Треугольник»;
- «Звезда-треугольник».
Однако комбинированную схему нельзя использовать, если необходимо уменьшить показатель пускового тока, но одновременно требуется большой крутящий момент. В таком случае следует применять электромотор с фазным ротором, оснащенный реостатом.
Если говорить о преимуществах сочетания двух методов подключения, то можно отметить два:
- Благодаря плавному пуску увеличивается срок эксплуатации.
- Можно создать два уровня мощности агрегата.
Сегодня наиболее широко применяются электромоторы, рассчитанные на работу в сетях на 220 и 380 вольт. Именно от этого и зависит выбор схемы подключения. Таким образом, «треугольник» рекомендуется использовать при напряжении в 220 В, а «звезду» - при 380 В.
Различают несколько типов электродвигателей – трехфазные и однофазные. Главное отличие трехфазных электродвигателей от однофазных заключается в том, что они более производительные. Если у вас дома есть розетка на 380 В, то лучше всего купить оборудование с трехфазным электродвигателем.
Использование такого типа двигателя позволит вам сэкономить на электроэнергии и получить прирост мощности. Также вам не придется использовать различные устройства для запуска двигателя, так как благодаря напряжению в 380 В вращающее магнитное поле появляется сразу после подключения в электросеть.
Схемы подключения электродвигателя на 380 вольт
Если у вас нет сети на 380 В, то вы все равно сможете подключить трехфазный электродвигатель в стандартную электросеть на 220 В. Для этого вам понадобиться конденсаторы, которые нужно подключить по данной схеме. Но при подключении в обычную электросеть вы будете наблюдать потерю мощности. Об этом бы можете почитать .Электродвигатели на 380 В устроены таким образом, что в статоре у них есть три обмотки, которые соединяются по типу треугольника или звезды и уже к их вершинам осуществляется подключение трех различных фаз.
Нужно помнить, что, используя подключение по типу звезды, ваш электродвигатель не будет работать на полную мощность, но зато его запуск будет плавным. При использовании схемы треугольник вы получите прирост мощности по сравнению со звездой в полтора раза, но при таком подключении возрастает шанс повредить обмотку при запуске.
Перед использованием электродвигателя нужно в первую очередь ознакомиться с его характеристиками. Все необходимые сведения можно найти в техпаспорте и на шильдике двигателя. Особое внимание следует обратить на трех фазные двигатели западноевропейского образца, так как они предназначены для работы от напряжения в 400 или 690 вольт. Для того, чтобы подключить такой электродвигатель к отечественным сетям, необходимо использовать только подключение по типу треугольник.
Если вы хотите сделать схему треугольник, то вам необходимо соединить обмотки последовательно. Нужно соединить конец одной обмотки с началом следующей и затем к трем местам соединений нужно подключить три фазы электросети.
Подключение схемы звезда-треугольник.
Благодаря этой схеме мы можем получить максимальную мощность, но у нас не будет возможности изменить направление вращения. Для того, чтобы схема заработала будут нужны три пускателя. На первый (К1) с одной стороны подключается питание, а с другой подключаются концы обмоток. К К2 и к К3 подключаются их начала. С пускателя К2 начала обмоток присоединяются на другие фазы по типу соединения треугольник. Когда К3 включается, то все три фазы закорачиваются и, в итоге, электродвигатель работает по схеме звезда.
Важно, чтобы К2 и К3 не запускались одновременно, так ка это может привести к аварийному отключению. Данная схема работает следующим образом. При запуске К1 реле временно включает К3 и запуск двигателя происходит по типу звезда. После запуска двигателя отключается К3 и запускается К2. И электромотор начинает работать по схеме треугольник. Прекращение работы происходит путем отключения К1.
Для работы электрического прибора, двигателя, трансформатора в трехфазной сети необходимо соединить обмотки по определенной схеме. Наиболее распространенными схемами соединения являются треугольник и звезда, хотя могут применяться и другие способы соединения.
Что представляет собой соединение обмоток звездой?
Трехфазный двигатель или трансформатор имеет 3 рабочих
, независимых друг от друга обмоток. Каждая обмотка имеет два вывода — начало и конец. Соединение «звезда» подразумевает собой, что все концы трех обмоток соединяются в один узел, часто называемый нулевой точкой. Отсюда выходит и понятие — нулевая точка.
Начало каждой обмотки соединяются непосредственна с фазами питающей сети. Соответственно начало каждой обмотки соединяется с одной из фаз А, В, С. Между любыми двумя началами обмоток прилаживается фазное напряжение питающей сети, зачастую 380 или 660 В.
Что представляет собой соединение обмоток в треугольник?
Соединение обмоток в треугольник заключается в соединении конца каждой обмотки с началом следующей. Конец первой обмотки, соединяется с началом второй. Конец второй — с начало третей. Конец третей обмотки создает электрический контур, поскольку замыкает электрическую цепь.
При таком соединении к каждой обмотки прилаживается линейное напряжение, обычно равное 220 или 380 В. Такое соединение физически реализуется с помощью металлических перемычек, которые должны быть предусмотрены заводской комплектацией электрического оборудования.
Разница между соединением обмотки в треугольник и звезду
Основная разница заключается в том, что, используя одну питающую сеть, можно достигать разных параметров электрического напряжения и тока в приборе или аппарате. Конечно, данные способы соединения отличаются реализацией, но важна именно физическая составляющая отличия.
Наиболее часто применяется соединение обмоток в звезду, что объясняется щадящим режимом для электрического привода или трансформатора. При соединении обмоток в звезду, ток протекающий по обмоткам имеет меньшие значение нежели при соединении в треугольник. В тот момент, как напряжение больше на величину корня из 1,4.
Применение способа соединения треугольник, зачастую используется в случаях мощных механизмов и больших пусковых нагрузок. Имея большие показатели тока, протекающего по обмотки, двигатель получает большие показатели ЕДС самоиндукции, что в свою очередь гарантирует больший вращающий момент. Имея большие пусковые нагрузки и одновременно используя схему соединения звезда, можно нанести урон двигателю. Это связано с тем, что двигатель имеет меньшие значение тока, что приводит к меньшим показателям величины вращающегося момента.
Момент пуска такого двигателя и выход его на номинальные параметры может быть продолжительным, что может привести к тепловому воздействию тока, которые во время коммутации может превышать номиналы тока в 7-10 раз .
Преимущества соединения обмоток в звезду
Основные преимущества соединения обмоток в звезду заключаются в следующем:
- Понижения мощности оборудования с целью повышения надежности.
- Устойчивый режим работы.
- Для электрического привода такое соединение дает возможность плавного пуска.
Некоторое электрическое оборудование, которое не предназначены для работы на других способах соединения, имеет внутренне соединение концов обмоток. На клеммник выводится лишь три вывода, которые представляют собой начало обмоток. Такое оборудование легче в подключении и может монтироваться в отсутствии грамотных специалистов.
Преимущества соединения обмоток в треугольник
Основными преимуществами соединения обмоток в треугольник являются:
- Повышения мощности оборудования.
- Меньшие пусковые токи.
- Большой вращающийся момент.
- Увеличенные тяговые свойства.
Оборудование с возможностью переключения типа соединения со звезды на треугольник
Зачастую электрическое оборудование имеет возможность работать как на звезде, так и на треугольнике. Каждый пользователь должен самостоятельно определить необходимость соединения обмоток в звезду или треугольник.
В особо мощных и сложных механизмах, может применяться электрическая схема с комбинированием треугольника и звезды . В таком случае, в момент пуска, обмотки электрического двигателя соединяются в треугольник. После выхода двигателя на номинальные показатели, с помощью релейно-контакторной схемы треугольник переключается на звезду. Таким способом достигается максимальная надежность и продуктивность электрической машины, без риска нанести ей урон или вывести её из строя.
Посмотрите так-же интересное видео на эту тему: