Соединение трехфазного двигателя звездой и треугольником. Соединение обмоток электродвигателя в звезду и треугольник

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:

Представляет собой полезное устройство, которое применяется во многих сферах деятельности человека, начиная от бытовой жизни, заканчивая промышленностью. В различных шлифовальных машинах, на конвейерах, станочных агрегатах, системах вентиляции промышленного типа и другое. Электродвигатель имеет 3 вывода , поэтому может быть выполнено соединение звезда и треугольник к трехфазной сети переменного тока или трансформатору.

Конструкция двигателя

Обмотки располагаются на статоре, а ротор выполнен короткозамкнутым в виде беличьего колеса: алюминиевые или медные кольца по торцам соединены между собой параллельными перемычками. Статор намотан специальным образом с определенным количеством полюсов, что зависит от параметров мощности и питающей сети. Бытовые вентиляторы имеют всего 2 полюса, промышленные тяговые электродвигатели по 8 и более.

Преимущества использования асинхронных электродвигателей со схемой включения звезда или треугольник очевидны и заключаются в следующем:

Способы подключения к сети

Сейчас попытаемся разобраться, что такое звезда и треугольник, в чем разница между ними. Асинхронный 3-фазный электродвигатель имеет 3 обмотки, которые, соединены определенным образом. Они могут подключаться как к сети 380 В, так и к переменному напряжению 220 В. Поэтому двигатель можно считать универсальным, но его качество работы напрямую зависит от способа подключения к сети или отдельному питающему трансформатору.

Например, в режиме разгона, когда тот подключается последовательно в цепь двигателя для снижения пускового напряжения. По такому принципу действует частотный преобразователь, регулируя начальный момент посредством изменения частоты, не допуская превышение потребления мощности более, чем на 10-20%. В обычном режиме запуска асинхронный двигатель потребляет до 600% от номинала, что может стать причиной автоматического выключения вводных автоматов.

Обычно при открытии клеммной коробки на моторе можно увидеть 3 вывода и дополнительную скрутку. Это говорит о типе подключения обмоток, которым в этом случае является звезда. Раскрутив общее соединение, вы получите 6 выводов, являющиеся концами и началами каждой из 3-х обмоток. Поэтому появляется возможность выполнить подключение по схеме треугольника.

Иногда в зависимости от способа управления и алгоритма образования управляющего напряжения в приводе требуется переключение со звезды на треугольник. И делать это можно в автоматическом режиме, например, при разгоне, чтобы электродвигатель сразу обеспечивал высокий крутящий момент. Это чаще всего используется в частотных системах управления, где требуется более жестко регулировать динамику двигателя и контролировать скорость вращения.

Когда и какую схему лучше использовать, зависит от требований, но каждый из способов имеет свои особенности. Например, они заключаются в развиваемой и потребляемой мощности, разнице линейных и фазных напряжений, а, соответственно, динамических и электрических показателях.

Основные формулы

Перед тем, как ознакомиться с особенностями, как соединить электродвигатель звезда-треугольник, стоит вспомнить основные формулы расчета мощности и соотношения напряжений и токов между ними. При расчете устройств с питанием от сети переменного напряжения или отдельного трансформатора используют понятие полная мощность. Она обозначается большой буквой S и находится как произведение действующего значения напряжения и тока U × I . Также, есть возможность расчета, исходя из ЭДС, при котором S = E × I .

Кроме полной, также различают:

активную;
реактивную мощность.

В первом случае она обозначается буквой P = E × I × cos φ или P = U × I × cos φ . Во втором случае Q = E × I × sin φ или Q = U × I × sin φ . Где в формулах E – электродвижущая сила, I – ток, φ – угол между напряжением и током, создаваемым сдвигом фаз в обмотках.

Если обмотки двигателя одинаковы между собой по всем параметрам, то все виды мощностей определяются как произведение тока и напряжения, умноженного на 3.

Соединение двигателя в звезду

Наиболее часто используемым является именно соединение в звезду, потому что в таком режиме обеспечивается необходимая мощность и гарантируется хороший крутящий момент на валу. Но стоит понимать, что недогруженный двигатель в 3-фазной сети будет потреблять лишнюю мощность, поэтому лучше использовать менее мощный мотор или регулировать частоту питающего трансформатора или привода, в зависимости от источника напряжения.

А чтобы определить электрические параметры сети , необходимо использовать соотношение √3. Первоначально следует отметить, что при соединении в звезду линейные и фазные токи одинаковы, а напряжение определяется по формуле U = √3 × U ф. Найти из нее фазное напряжение несложно. Соответственно, мощности определяются с учетом этого соотношения:

S = √3 × U × I

Следует помнить, что если на трансформаторе кроме 3-х фаз имеется также и 4-ый вывод со средней точки, то он должен быть подключен к электродвигателю .

Особенности применения подключения в звезду

На предприятиях, да и во всех остальных сферах, основным типом соединения 3-фазных двигателей является именно звезда, а питаются они от общей подстанции или отдельного трансформатора, обеспечивая, таким образом, гальваническую развязку. Схема включения его обмоток особо не влияет на работу двигателя. Если они соединены в треугольник , то напряжение на выходе составит в 1.73 раза меньше и подключив двигатель к его обмоткам по схеме треугольника можно добиться примерного того же момента, что и в обычном режиме.

Фазные токи при соединении по схеме в звезду равны, а напряжение, подводимое к каждой из обмоток, в 1.73 раза меньше. Двигатель набирает свой момент за более длительное время, но при этом не перегревается. В таком режиме используются моторы на вентиляторах, помпах, шнеках и прочих агрегатах. Но, если необходимо увеличить момент и тяговую способность, то его кратковременно переключают в треугольник.

В таком случае к обмоткам подводится полное напряжение сети, а, следовательно, и увеличенный ток, что приводит к выделению дополнительной мощности на валу и нагреву мотора. Режим переключения на треугольник применяют для ускоренного запуска двигателя, а потому возвращают схему соединения в исходное состояние. Длительная работа в таком режиме приведет к скорому выходу из строя.

Наиболее распространенный вопрос у начинающих изучения устройства трансформаторов или иных электротехнических устройств это «Что такое звезда и треугольник?». Чем же они отличаются и как устроены, попробуем разъяснить в нашей статье.

Рассмотрим схемы соединений обмоток на примере трехфазного трансформатора. В своем строении он имеет магнитопровод, состоящий из трёх стержней. На каждом стержне есть две обмотки - первичная и вторичная. На первичную подается высокое напряжения, а со вторичной снимается низкое напряжение и идет к потребителю. В условном обозначении схема соединений обозначается дробью (например, Y⁄∆ или Y/D или У/Д), значение числителя - соединение обмотки высшего напряжения (ВН), а значение знаменателя - низшего напряжения (НН).

Каждый стержень имеет как первичную обмотку так и вторичную (три первичных и три вторичных обмотки). У каждой обмотки есть начало и конец. Обмотки можно соединить между собой способом звезда или треугольник. Для наглядности обозначим вышеперечисленное схематически (рис. 1)

При соединении звездой, концы обмоток соединяются вместе, а из начал идут три фазы к потребителю. Из вывода соединений концов обмоток, выводят нейтральный провод N (он же нулевой). В итоге получается четырёх - проводная, трёхфазная система, которая часто встречается вдоль линий воздушных электропередач.(рис. 2)

Преимущества такой схемы соединения в том, что мы можем получить 2 вида напряжения: фазное (фаза+нейтраль) и линейное. В таком соединении линейное напряжение больше фазного в √3 раз. Зная, что фазное напряжение дает нам 220В, то умножив его на √3 = 1,73, получим примерно 380В - напряжение линейное. Но что касается электрического тока, то в этом случае фазный ток равен линейному, т.к. что линейный, что фазный токи одинаково выходят из обмотки, и другого пути у него нет. Так же стоит отметить что только в соединении звезда имеется нейтральный провод, который является «уравнителем» нагрузки, чтобы напряжение не менялось и не скакало.

Рассмотрим теперь соединение обмоток треугольником. Если мы конец фазы А, соединим с началом фазы В, конец фазы В соединим с началом фазы С, а конец фазы С соединим с началом фазы А, то получим схему соединения обмотки треугольником. Т.е. в этой схеме обмотки соединены последовательно. (рис. 3)

В основном такая схема соединения применяется для симметричной нагрузки, где по фазам нагрузка не изменяется. В таком соединении фазное напряжение равно линейному, а вот электрический ток, наоборот, в такой схеме разный. Ток линейный больше фазного тока в √3 раз. Соединение обмотки треугольником обеспечивает баланс ампер-виток для тока нулевой

последовательности. Простыми словами, схема соединения треугольником обеспечивает сбалансированное напряжение.

Подведем итоги. Для базового определения схем соединения обмоток силовых трансформаторов, необходимо понимать, что разница между этими соединениями состоит в том, что в звезде все три обмотки соединены вместе одним концом каждой из обмоток в одной (нейтральной) точке, а в треугольнике обмотки соединены последовательно. Соединение звезда позволяет нам создавать два вида напряжения: линейное (380В) и фазное (220В), а в треугольнике только 380В.

Выбор схемы соединения обмоток зависит от ряда причин:

Схемы питания трансформатора
Мощности трансформатора
Уровня напряжения
Асимметрии нагрузки
Экономических соображений

Так например, для сетей с напряжением 35 кВ и более выгодно соединить обмотку трансформатора схемой звезда, заземлив нулевую точку. В данном случае получится, что напряжение выводов трансформатора и проводов линии передачи относительно земли будет всегда в √3 раз меньше линейного, что приведёт к снижению стоимости изоляции.

На практике чаще всего встречаются следующие группы соединений: Y/Y, D/Y, Y/D.

Группа соединений обмоток Y/Y (звезда/звезда) чаще всего применяется в трансформаторах небольшой мощности, питающих симметричные трёхфазные электроприборы/электроприемники. Так же иногда применяется в схемах большой мощности, когда требуется заземление нейтральной точки.

Группа соединения обмоток D/Y (треугольник/звезда) применяется, в основном в понижающих трансформаторах больших мощностей. Чаще всего трансформаторы с таким соединением работают в составе систем питания токораспределительных сетей низкого напряжения. Как правило, нейтральная точка звезды заземляется, для использования как линейного, так и фазного напряжений.

Группа соединений обмоток Y/D (звезда/треугольник) используется, в основном, в главных трансформаторах больших силовых станций и подстанций, не служащих для распределения.

Основными способами подключения трехфазных электродвигателей являются звезда или треугольник. Это частные случаи, когда трехфазные нагрузки подключаются через автоматический выключатель. В большинстве случаев выполняется универсальное подключение двигателя - «звезда-треугольник». При этом, трехфазный электродвигатель может быть подключен и к обычной, электрической проводке.

Способы подключения: звезда и треугольник

Подключение двигателя поочередно двумя способами, то есть звездой и треугольником, выполняется простым переключением перемычек, установленных на колодке клемм между выводами обмоток.

Контакты обмоток двигателя связаны с контактами клеммной коробки. Эта электрическая связка, в свою очередь, с обмотками двигателя и фазами питания. В клеммной коробке установлены специальные перемычки, позволяющие производить переключение из положения «треугольник» в положение «звезда». Подача питания осуществляется на концы треугольника, которые образованы обмотками электродвигателя. При подключении «звездой», перемычка установлена в такое положение, что все три обмотки соединены в одной точке.

В «треугольнике», наоборот, каждая обмотка соединена с другой, соответствующей обмоткой. Поскольку нагрузка во всех обмотках является равнозначной, отпадает надобность в нейтральном проводе. В современных условиях в схеме подключения очень часто используются для того, чтобы переключать из режима «звезды» на треугольник. При этом, значительно смягчается пусковой режим электродвигателя. Однако, само подключение контактора совершенно не меняет общей схемы, просто между электродвигателем и автоматом появляется дополнительное силовое устройство, в которое входит сразу несколько контакторов.

Переключение из различных положений

Когда электродвигатель переключается из положения «треугольник» в положение «звезда», происходит снижение его мощности почти в три раза. Если переключение выполняется в обратном направлении, то мощность двигателя, наоборот, очень резко возрастает. При этом, следует помнить, что если электродвигатель не предназначен для работы в данных условиях, то он может просто сгореть.

Подключение двигателя - «звезда-треугольник» применяется для того, чтобы уменьшить пусковой ток, значение которого в несколько раз выше рабочего тока двигателя. У электродвигателей большой мощности значение пускового тока настолько велико, что его действие может вызвать серьезные последствия и привести к падению напряжения. Во время пускового процесса частота вращения электродвигателя возрастает и происходит уменьшение тока. После этого, обмотки переключаются в режим треугольника.

Питание асинхронных двигателей производится от трехфазной сети переменного тока напряжением 380 вольт. В самом двигателе присутствуют три обмотки из медной проволоки, которые расположены относительно друг друга на 120 градусов. Основная цель такого расположения – создать вращающееся магнитное поле. Все это были прописные истины, о которых знает каждый электрик. Нас же в этой статье будет интересовать схема подключения электродвигателя. И таких схем всего две: звезда и треугольник. Итак, давайте рассмотрим, как можно провести подключение электродвигателя звездой и треугольником.

Выводы обмоток

Начнем статью опять-таки с самого простого и известного. У каждой обмотки есть два конца: начало и конец. То есть, в общем их должно быть шесть. У каждого конца свое буквенное и числовое обозначение. Обратите внимание на рисунок ниже, где показано старое и новое обозначение выводов обмоток электродвигателя.

На фото все четко распределено, но где начало, а где конец, непонятно. Поэтому начало обмоток в старом обозначение это C1, C2 и C3, в новом обозначении U1, V1 и W1. Остальные, соответственно, это концы обмоток.

Все концы обмоток выводятся в клеммную коробку, которая может располагаться сверху двигателя или сбоку. Внутри клеммника концы проводов выводятся таким образом, чтобы их можно было бы соединить любой схемой без перекрещивания. Для чего используются специальные металлические перемычки.

Обратите внимание, что в клеммную коробку может быть выведено или три конца. Или сразу шесть. Если перед вами двигатель с тремя выведенными проводами, то это значит, то внутри мотора в заводских условиях уже сделано подключение звездой. Это первое. Второе – если выведены сразу шесть проводов, то электродвигатель можно подключать и к сети 380 вольт, и к сети напряжением 220 вольт. Кстати, на шильдике так и обозначается: 220/380 V. Но это еще не все. Такая надпись говорит о том, что при подключении к трехфазной сети 380В, соединение концов обмотки надо проводить только схемой звезда.

Подключение звездой

Как правильно провести подключение двигателя звездой? Здесь все просто, главное, ничего не перепутать. Итак, сначала необходимо соединить перемычками все концы фазных обмоток: U2, V2 и W2. А вот к началам обмоток необходимо подать напряжение, то есть, соединить их с проводами трех фаз. Это хорошо видно на фотографии снизу:

Подключение треугольником

Это более сложный тип подключения, поэтому стоит внимательно изучить то, что будет написано ниже. Но перед этим скажем, что в том случае если линейное напряжение в сети составляет 220 вольт, то именно в этом случае оптимальный вариант – провести соединение обмоток электродвигателя треугольником.

Соединяются между собой U2 и V Понятно, что таким образом соединяются две обмотки двух разных фаз последовательно.
Далее, соединяются V2 и W Опять соединяются последовательно две разные фазы.
То же самое, но только с U1 и W

Обратите внимание, что все точки соединения, о которых было сказано выше, являются точками подключения к трехфазной сети. Покажем еще одну фотографию, где электродвигатель подключен треугольников с использованием металлических перемычек.

Подведем итог

Подводя итого статьи – способы подключения электродвигателя: звездой и треугольником, хотелось бы отметить некоторые позиции, которые основаны на опыте эксплуатации электрических моторов.

Пуск двигателя, обмотки которого соединены звездой, более плавный, да и его работа мягче, что ли. К тому же подключенный такой схемой двигатель легко переносит небольшие перегрузы кратковременного действия.
Соединенный треугольником электродвигатель обладает большей мощностью и высоким КПД. Но пусковые токи у него обладают максимальными значением. К тому же агрегат сильно нагревается в процессе работы.

Поэтому электродвигатели асинхронного типа со средней и большой мощностью чаще всего подключают по схеме звезда. Сегодня производители предлагают уже готовые агрегаты, пуск которых производится через звезду, а работа происходит через треугольник. При этом сам переход от одной схему к другой происходит в автоматическом режиме. То есть, набрал мотор необходимую скорость вращения вала, тут же переходит от звезды на треугольник.