Системата за трифазен електрически ток е разработена в края на 19 век от руския учен М.О.Доливо-Доброволски. Три фази, напрежението в които се измества една спрямо друга на 120 градуса, наред с другите предимства, улесняват създаването на въртящо се магнитно поле. Това поле носи със себе си роторите на най-често срещаните и прости трифазни асинхронни двигатели.
Трите статорни намотки на такива електродвигатели в повечето случаи са свързани помежду си по схемата "звезда" или "триъгълник". В чуждестранната литература се използват термините "звезда" и "делта", съкратени като S и D. По-често се среща мнемоничното обозначение D и Y, което понякога може да доведе до объркване - буквата D може да се обозначава както "звезда", така и "триъгълник".
Съдържание
Фазови и линейни напрежения
За да разберете разликите между методите за свързване на намотките, първо трябва да разберете с понятията за фазово и линейно напрежение. Фазовото напрежение е напрежението между началото и края на една фаза. Линеен - между едни и същи заключения на различни фази.
За трифазна мрежа напреженията от линия до линия са напрежения между фазите, например A и B, а фазовите напрежения са между всяка фаза и нулевия проводник.
Така напреженията Ua, Ub, Uc ще бъдат фазови, а Uab, Ubc, Uca ще бъдат линейни. Тези напрежения са различни. Така че, за домакинска и индустриална мрежа от 0,4 kV, линейните напрежения са 380 волта, а фазовите напрежения са 220 волта.
Свързване на намотките на двигателя според схемата "звезда".
При свързване на фазите на електродвигател със звезда, трите намотки са свързани помежду си в началото им в обща точка. Свободните краища са свързани всеки към своята фаза на мрежата. В някои случаи общата точка е свързана към неутралната шина на захранващата система.
От фигурата се вижда, че за това включване фазовото напрежение на мрежата се прилага към всяка намотка (за мрежи от 0,4 kV - 220 волта).
Свързване на намотките на двигателя според схемата "триъгълник".
При схемата "триъгълник" краищата на намотките са свързани един с друг последователно. Получава се един вид кръг, но в литературата името "триъгълник" е прието заради често използвания стил. В това изпълнение няма къде да се свърже неутралния проводник.
Очевидно напреженията, приложени към всяка намотка, ще бъдат линейни (380 волта на намотка).
Сравнение на схемите за свързване помежду си
За да се сравнят двете схеми помежду си, е необходимо да се изчисли електрическата мощност, развивана от електродвигателя по време на едно или друго включване. За това е необходимо да се разгледат понятията за линейни (Ilin) и фазови (Iphase) токове.Фазовият ток е токът, протичащ през фазовата намотка. Линейният ток протича през проводника, свързан към клемата на намотката.
В мрежи до 1000 волта източникът на електричество е трансформатор, чиято вторична намотка е включена от "звезда" (в противен случай е невъзможно да се организира неутрален проводник) или генератор, чиито намотки са свързани по същия начин.
Фигурата показва, че когато е свързан със "звезда", токовете в проводниците и токовете в намотките на двигателя са равни. Фазовият ток се определя от фазовото напрежение:
![\[I_faz=\frac{U_faz}{Z}\]](https://volt.housecope.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f4518d61a0fe68758ecd5221efdc8d3a_l3.png "Изведено от QuickLaTeX.com")
където Z е съпротивлението на намотката на една фаза, те могат да бъдат взети равни. Това може да се напише
![\[I_faz=I_lin\]](https://volt.housecope.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-be70a1b78bb7c7fd8a17275f34f188ee_l3.png "Изведено от QuickLaTeX.com")
За връзка триъгълник токовете са различни - те се определят от линейните напрежения, приложени към съпротивлението Z:
![\[I_faz=\frac{U_lin}{Z}\]](https://volt.housecope.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-04741f4af117efbb0661c26c4ee10334_l3.png "Изведено от QuickLaTeX.com")
Следователно за този случай 
.
Сега можем да сравним общата мощност (
), консумирани от електрически двигатели с различни схеми.
- за връзка звезда, общата мощност е
; - за връзка триъгълник общата мощност е
.
По този начин, когато е включен от „звезда“, електрическият двигател развива мощност три пъти по-ниска, отколкото когато е свързан към триъгълник. Това води и до други положителни последици:
- пусковите токове са намалени;
- работата и стартирането на двигателя стават по-плавни;
- електрическият мотор се справя добре с краткотрайни претоварвания;
- топлинният режим на асинхронния двигател става по-нежен.
Обратната страна на монетата е, че моторът със звезда не може да развие максимална мощност. В някои случаи въртящият момент може дори да не е достатъчен за завъртане на ротора.
Начини за превключване на вериги звезда-триъгълник
Дизайнът на повечето електродвигатели позволява превключване от една схема на свързване към друга.За това началото и краищата на намотките се показват на терминала, така че чрез просто промяна на позицията на наслагванията е възможно да се направи „триъгълник“ от „звезда“ и обратно.
Собственикът на електродвигателя сам може да избере това, от което се нуждае - мек старт с малки пускови токове и плавна работа или най-голяма мощност, развивана от двигателя. Ако имате нужда и от двете, можете да превключвате автоматично, като използвате мощни контактори.
При натискане на бутона за стартиране SB2 електродвигателят се включва по схемата "звезда". Контакторът KM3 е изтеглен нагоре, контактите му затварят изходите на намотките на двигателя от едната страна. Противоположните изводи са свързани към мрежата, всеки към своята фаза чрез контактите KM1. Когато този контактор е включен, към намотките се подава трифазно напрежение и роторът на електродвигателя се задвижва. След известно време, зададено на релето KT1, намотката KM3 се превключва, тя се обеззахранва, контакторът KM2 се включва, превключвайки намотките в „триъгълник“.
Превключването става, след като двигателят набере скорост. Този момент може да се контролира от сензора за скорост, но на практика всичко е по-лесно. Превключването се контролира реле за време - след 5-7 секунди се счита, че стартиращите процеси са завършени и можете да включите двигателя в режим на максимална мощност. Не си струва да отлагате този момент, тъй като продължителната работа с превишаване на допустимото натоварване за "звездата" може да доведе до повреда на електрическото задвижване.
Когато прилагате този режим, запомнете следното:
- Началният въртящ момент на двигател със звездни намотки е значително по-нисък от стойността на тази характеристика на електродвигател с триъгълна връзка, така че стартирането на електродвигател с трудни условия за стартиране по този начин не винаги е възможно. Просто няма да влезе в ротация. Такива случаи включват електрически задвижвани помпи, работещи с противоналягане и др. Подобни проблеми се решават с помощта на двигатели с фазов ротор, плавно увеличаващи тока на възбуждане при стартиране. Стартът със звезда се използва успешно при работа с центробежни помпи, работещи на затворен вентил, при натоварвания на вентилатора на вала на двигателя и др.
- Намотките на двигателя трябва да издържат на мрежовото напрежение. Важно е да не бъркате двигатели D/Y 220/380 волта (обикновено асинхронни двигатели с ниска мощност до 4 kW) и двигатели D/Y 380/660 волта (обикновено 4 kW и повече). Мрежата от 660 волта практически не се използва никъде, но само електрически двигатели с това номинално напрежение могат да се използват за превключване звезда-триъгълник. Задвижване 220/380 в трифазна мрежа се включва само от "звезда". Те не могат да се използват в схемата за превключване.
- Трябва да се поддържа пауза между изключване на контактора "звезда" и включване на "триъгълния" контактор, за да се избегнат наслагвания. Но е невъзможно да го увеличите извън мярка, за да предотвратите спирането на електродвигателя. Когато правите верига сами, може да се наложи да я изберете експериментално.
Превключвателят за заден ход също се прилага. Има смисъл, ако мощен двигател временно работи с малко натоварване.В същото време неговият фактор на мощност е нисък, тъй като консумацията на активна мощност се определя от нивото на натоварване на електродвигателя. Реактивната, от друга страна, се определя главно от индуктивността на намотките, която не зависи от натоварването на вала. За да подобрите съотношението на консумираната активна и реактивна мощност, можете да превключите намотките към веригата "звезда". Това също може да стане ръчно или автоматично.
Превключващата верига може да бъде сглобена на дискретни елементи - релета за време, контактори (стартери) и др. Произвеждат се и готови технически решения, които комбинират веригата за автоматично превключване в един корпус. Необходимо е само да свържете електрически двигател и захранване от трифазна мрежа към изходните клеми. Такива устройства могат да имат различни имена, например "стартово време реле" и т.н.
Включването на намотките на двигателя по различни схеми има своите предимства и недостатъци. Основата на компетентната работа е познаването на всички плюсове и минуси. Тогава двигателят ще издържи дълго време, носейки максимален ефект.
Подобни статии:
