Запуск электродвигателя по схеме «звезда-треугольник»
Практически любое производство в наши дни не обходится без мощного асинхронного электродвигателя. При запуске такого двигателя пусковой ток в 3-8 раз превышает значение номинального тока, необходимого для работы в нормально-устойчивом режиме.
Большой пусковой ток необходим для того, чтобы раскрутить ротор из состояния покоя. Для этого необходимо приложить гораздо больше усилий, чем для дальнейшего поддержания постоянного числа оборотов в заданный промежуток времени. Значительные величины пусковых токов у асинхронных двигателей являются весьма нежелательным явлением, поскольку это может приводить к кратковременной нехватке энергии для другого подключенного к этой же сети оборудования (падению напряжения). Масса примеров такого влияния встречается как на производстве, так и в быту. Первое, что вспоминается — это «мигание» электрической лампочки при работе сварочного аппарата, но бывают случаи серьезнее: просадка напряжения может стать причиной бракованной партии товара на производстве, что ведет к большим финансовым и трудовым затратам.
Все это послужило мотивом для поиска решения по минимизации токов пуска. Одним из таких решений является метод запуска двигателя по схеме «звезда-треугольник». Для начала разберемся что же такое «звезда», а что — «треугольник», и чем они отличаются друг от друга. Звезда и треугольник являются самыми распространенными и применяемыми на практике схемами подключения трехфазных электродвигателей. При включении трехфазного электродвигателя «звездой» (см.
При соединении обмоток статора «звездой», соотношение между линейным и фазным напряжениями выражается формулой:
Uл=Uф⋅3U _л= U _ф cdot sqrt{3}
где:
Uл — напряжение между двумя фазами;
Uф — напряжение между фазой и нейтральным проводом;
Значения линейного и фазного токов совпадают, т.
е. I
При включении трехфазного электродвигателя по схеме «треугольник» (см. Рисунок 2) обмотки статора электродвигателя соединяются последовательно. Таким образом, конец одной обмотки соединяется с началом следующей, напряжение в этом случае подается на точки соединения обмоток. При соединеии обмоток статора «треугольником» напряжение на фазе равно линейному напряжению между двумя проводами: Uл = Uф.
Рисунок 2 — Схема подключения «треугольник»Однако ток в линии (сети) больше, чем ток в фазе, что описывается формулой:
Iл=Iф⋅3I _л=I _ф cdot sqrt{3}
где:
Iл — линейный ток;
Получается, что соединяя обмотки «звездой», мы уменьшаем линейный ток, чего изначально и добивались. Но есть и обратная сторона этой схемы: как мы видим из формулы, пусковой момент двигателя прямо пропорционален фазному напряжению:
Mn=m⋅U2⋅r2´⋅p2⋅π⋅f((r1+r2´)2+(x1+x2´)2)M _n = { m cdot U^2 cdot acute r_2 cdot p } over { 2 cdot %pi cdot f( ( r _1 + acute r _2 )^2 + ( x_1 + acute x_2 )^2 )}
где:
U — фазное напряжение обмотки статора;
r1 — активное сопротивление фазы обмотки статора
r2 — приведенное значение активного сопротивления фазы обмотки ротора;
x1 — индуктивное сопротивление фазы обмотки статора;
x2 — приведенное значение индуктивного сопротивления фазы обмотки неподвижного ротора;
m — количество фаз;
p — число пар полюсов.
Чтобы было нагляднее, давайте рассмотрим пример: предположим, что рабочей схемой обмотки асинхронного электродвигателя является «треугольник», а линейное напряжение питающей сети равно 380 В, сопротивление обмотки статора Z = 10 Ом. Если обмотки во время пуска подключены «звездой», то уменьшатся напряжение и ток в фазах:
Uф=Uл3=3803=220ВU _ф= {U _л} over { sqrt{3} } = {380} over {sqrt{3}} =220В
Фазный ток равен линейному току и равен:
Iф=Iл=UфZ=22010=22AI _ф=I _л= {U _ф} over {Z } = {220} over {10} =22A
После того, как двигатель набрал необходимые обороты, т. е. разогнался, переключаем обмотки со «звезды» на «треугольник», в этом случае получаем совершенно другие значения тока и напряжения:
Uф=Uл=380BU _ф=U _л =380B
Iф=UфZ=38010=38AI _ф = {U _ф} over {Z} = {380} over {10}=38A
Iл=3⋅Iф=3⋅38=65,8AI _л= sqrt{3} cdot I _ф=sqrt{3} cdot38=65,8A
Соответственно, при пуске двигателя по схеме «звезда», фазное напряжение в √3 раз меньше линейного, а по схеме «треугольник» — они равны.
Отсюда следует, что момент при пуске по схеме «звезда» в 3 раза меньше, а
значит, запуская двигатель по этой схеме, мы не сможем добиться выхода двигателя на номинальную мощность. Решая одну проблему возникает вторая, не менее острая, чем повышенные пусковые токи. Но единое решение все-таки есть: необходимо скомбинировать схемы подключения двигателя так, чтобы при пуске мощного двигателя не было больших токов в сети, а после того, как двигатель выйдет на необходимые для его работы обороты, происходит переключение на схему «треугольник», что позволяет работать со 100% нагрузкой без каких-либо проблем.
С поставленной задачей прекрасно справляется реле времени Finder 80.82. При подаче питания на реле, мгновенно замыкается контакт, который отвечает за подключение по схеме «звезда». После заданного промежутка времени, на котором обороты двигателя достигают рабочей частоты, контакт схемы «звезда» размыкается и замыкается контакт, который отвечает за подключение по схеме «треугольник». Контакты останутся в таком положении до снятия питания с реле.
Наглядная диаграмма работы данного реле представлена на Рисунке 3.
Рассмотрим более подробно реализацию данной схемы на практике. Она применима только для двигателей, у которых на шильдике указано «Δ/Y 380/660В». На Рисунке 4 представлена силовая часть схемы «звезда-треугольник», в которой используется три электромагнитных пускателя.
Рисунок 4 — Силовая часть схемы «звезда-треугольник»Как было описано ранее, для управления переключением со схемы «звезда» на схему «треугольник» необходимо воспользоваться реле Finder 80.82. На Рисунке 5 представлена схема управления с помощью данного реле.
Рисунок 5 — Управление схемой «звезда-треугольник»Разберем алгоритм работы данной схемы:
После нажатия кнопки S1.1, запитывается катушка пускателя КМ1, в результате чего, замыкаются силовые контакты КМ1 и при помощи дополнительного контакта КМ1.1 реализуется самоподхват пускателя. Одновременно подается напряжение на реле времени U1.
Замыкаются контакты реле времени 17-18 и включается пускатель КМ2. Таким образом, происходит запуск двигателя по схеме «звезда». По истечении времени Т (см. Рисунок 3), контакт реле времени 17-18 мгновенно разомкнется, пройдет задержка времени Tu, и замкнется контакт 17-28. Вследствие чего, сработает пускатель КМ3, который осуществляет переключение на схему «треугольник». Нормально замкнутые контакты пускателей КМ2.2 и КМ3.2 используется для предотвращения одновременного включения пускателей КМ2 и КМ3. Чтобы защитить двигатель от перегрузки, в силовой цепи установлено тепловое реле КК1. В случае перегрузки, тепловое реле разомкнет силовую цепь и цепь управления через контакт КК1.1. Остановка двигателя происходит при нажатии кнопки S1.2, которая разрывает цепь самоподхвата и обесточит катушку пускателя КМ1.
Обобщая написанное, можно сделать вывод, что для облегчения пуска мощного электродвигателя, рекомендуется изначально запускать его по схеме «звезда», что позволяет значительно снизить пусковые токи, уменьшить просадку напряжения в сети, но не позволяет двигателю выйти на номинальный режим работы.
Список использованной литературы:
- ГОСТ 11828-86 «Определение вращающих моментов и пусковых токов».
- Вешеневский С. Н. Характеристики двигателей в электроприводе. // Издание 6-е, исправленное — Москва, Издательство «Энергия», 1977
- Войнаровский П. Д. Электродвигатели // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: в 86 т. (82 т. и 4 доп.) — СПб., 1890—1907
Подключение электродвигателя звездой и треугольником
Содержание
- Подключение звездой
- Подключение треугольником
- Комбинированное подключение
- Пусковые реле
О достоинствах асинхронных двигателей спорить не приходится. Специалисты, в частности, выделяют:
- высокую производительность;
- надежность;
- неприхотливость;
- простоту конструкции;
- умеренную стоимость ремонта и обслуживания и т.
Асинхронный двигатель состоит из двух основных элементов: статора и ротора. Они имеют токопроводящие обмотки, начала и концы которых выводятся в распределительную коробку и фиксируются в два ряда. Они обозначаются либо литерами С (С1, С2, С3 – начала обмоток, С4, С5, С6 – их концы), либо согласно новой маркировке: U1, V1, W1 –начала, U2, V2, W2 – концы.
Очень часто у людей, впервые имеющих дело с двигателями подобного типа, возникает вопрос: как же их лучше подключить? Существует три схемы подключения:
- «треугольник»;
- «звезда»;
- комбинированная («звезда-треугольник»).
Итак, каким образом осуществляется подключение электродвигателя звездой и треугольником?
Подключение звездой
В этом случае концы обмоток статора соединяются вместе в одной точке с помощью специальной перемычки. Трехфазное напряжение подается на их начала. Таким образом, на фазной обмотке напряжение будет 220в, а линейное напряжение между двумя оставшимися фазными обмотками – 380в.
Подключение трехфазных двигателей с питающим напряжением 220/127в к стандартным однофазным сетям выполняется только по типу звезды, в противном случае агрегат быстро придет в негодность. Также именно по данной схеме подключаются все электромоторы российского производства на 380в.
В целом подключение звездой обеспечивает более мягкий запуск двигателя и плавность его работы, давая также возможность перезагрузки. Поэтому двигатели средней мощности принято запускать по данной схеме. Однако следует учесть, что в этом случае трехфазный двигатель не сможет работать на полную мощность.
Подключение треугольником
Обмотки соединяются последовательно в замкнутую ячейку, т.е. конец одной из них соединяется с началом следующей и т.д. Ряды контактов с клеммами располагаются так, чтобы они были смещены относительно друг друга (т.е. напротив вывода С6 (W2)помещается С1 (U1) и т.п.). Места соединения следует подключить к соответствующим фазам питающего напряжения. Линейное напряжение сети и напряжение на фазной обмотке равны 220в
Соединение треугольник гарантирует достижение максимальной мощности асинхронного электродвигателя (т.
е. полной паспортной мощности, что в полтора раза больше, чем при соединении звездой), но при этом он подвержен большему нагреву и имеет большие значения пусковых токов. Это обусловлено конструктивными особенностями двигателей данного типа: ротор достаточно массивен и имеет большую инерционность, следовательно, когда он раскручивается, мотор работает в режиме перегрузки. Соответственно, двигатель может быстро выйти из строя. Однако если вам нужно подключить к электросети электромотор, произведенный в Европе и рассчитанный на номинальное напряжение 400/690, то это единственно правильный вариант.
Комбинированное подключение
Эту функцию используют только для двигателей с соответствующей пометкой (Δ/Y), которая обозначает, что возможны оба варианта соединения. Запуск осуществляется при подключении звездой для уменьшения пускового тока, затем после набора номинальной частоты вращения переключение на треугольник происходит в автоматическом режиме. Таким образом мы получаем максимально возможную мощность на выходе.
Использование данного способа связано со скачками токов. При переключении между схемами происходит следующее: прекращается подача тока, снижается скорость вращения ротора (иногда достаточно резко), затем восстанавливается изначальная скорость вращения.
Пусковые реле
Для того чтобы запустить электродвигатель согласно схеме «звезда-треугольник», разработано специальное оборудование. Названия могут быть разными: реле «Старт-дельта», «Пусковые реле времени» и т.п., но схема их действия всегда одинакова: после подачи напряжения на реле начинается отсчет времени разгона, включается пускатель «звезда», затем, по окончании времени разгона контакты размыкаются, пускатель выключается, замыкаются контакты, включающие пускатель «треугольник».
Подобные реле производятся в Чехии (CRM-2T, TRS2D), Австрии (РВП-3, D6DS, ВЛ-32М1), Украине (ВЛ-163), Италии (80 series, Finder). Он могут быть модульными, программируемыми, съемными, одно- или многофункциональными, механическими или цифровыми, суточными, недельными – выбор достаточно широк.
Итак, вопрос: как подключить электродвигатель звездой или треугольником — решается достаточно просто. Внимательно изучите инструкцию, прилагаемую к агрегату, обращая особое внимание на метки на бирке мотора.
Типы подключения двигателя
См. подробности
Какие существуют типы подключения двигателя? Как подключить двигатели?
Трехфазные односкоростные двигатели:
Клеммная колодка стандартных трехфазных двигателей имеет 6 соединительных клемм. Стандартные трехфазные двигатели могут быть соединены по схеме звезда или треугольник.
Delta Connection Star Connection
Трехфазные многоскоростные двигатели:
Многоскоростные двигатели позволяют работать на разных скоростях путем смены магнитных полюсов без использования электронного оборудования преобразователя частоты. Многоскоростные двигатели подразделяются на две основные группы, имеющие «две отдельные обмотки» или «обмотку Даландера».
В двигателях с обмоткой Даландера два разных номинала скорости при соотношении 2:1 обычно получаются от двигателя с одной обмоткой, а комбинация типов соединения обмоток создает разные магнитные полюса. 2p-4p, 4p-8p, 6p-12p — распространенные комбинации полюсов. Соединение и конструкция обмотки могут различаться в зависимости от типа применения. Типы соединения обмотки в зависимости от типа применения указаны ниже.
-двухобмоточные двигатели, требуемая скорость достигается двумя независимыми обмотками со статором. Таким образом, достигаются комбинации полюсов, которые не могут быть достигнуты с обмотками Даландера. Наиболее распространенные комбинации полюсов отдельных обмоток: 2p-6p, 2p-8p, 2p-10p, 2p-12p, 4p-6p, 4p-12p и 4p-16p.
Соединение Y – Высокоскоростное соединение Y Соединение YY 
Pixhawk используется в качестве примера, но другие автопилоты подключаются аналогичным образом.
Более толстая кромка — это передняя кромка, которая движется в направлении вращения. Задняя кромка более радикальная фестончатая и обычно тоньше.
Настройки.
