Подключение электродвигателя по схеме звезда и треугольник
Подключение электродвигателя по схеме звезда и треугольник
Схема питания электродвигателя («звезда» или «треугольник») чаще всего определяется непосредственно условиями его эксплуатации. Соединение обмоток «звездой» даст более плавную работу, однако в некоторых условиях приведет к небольшим потерям мощности. Соединение «треугольником», в тех же условиях питающего напряжения, даст большую механическую мощность.
Порой трехфазный двигатель необходимо подключить к однофазной сети, тогда прибегают к различным схемам, опять же в зависимости от поставленных задач. Так или иначе, давайте разберемся, в чем различие соединений обмоток «звездой» или «треугольником», и для чего та и другая схемы включения электродвигателя нужны.
Прежде всего отметим, что в данной статье речь пойдет об асинхронных трехфазных электродвигателях, поскольку именно эти машины переменного тока просты, надежны, эффективны и доступны более других, к тому же они способны выдерживать механические и электрические перегрузки, сохраняя свою работоспособность. При этом переключение обмоток статора со «звезды» на «треугольник» и обратно осуществить очень просто: достаточно открыть крышку, под которой расположены выводы обмоток, и изменить положение перемычек.
Треугольник
Соединение обмоток трехфазного двигателя по схеме «треугольник» подразумевает соединение концов трех обмоток как бы в вершинах «треугольника», то есть получается три точки, в которых соединяются последовательно три обмотки статора, по две точки связи для каждой из трех обмоток. Никакого среднего вывода здесь не получится. Трехфазное напряжение необходимо будет подводить к вершинам треугольника.
«Треугольник» — трехпроводное соединение. Оно главным образом применяется с целью получения от двигателя максимального крутящего момента и максимальной мощности при неизменных оборотах. Или если двигатель рассчитан на трехфазное напряжение 380 вольт, и его обмотки соединены для этого «звездой», а его нужно включить в сеть с напряжением 220 вольт, то обмотки переключают со «звезды» на «треугольник». В этом случае мощность двигателя и его крутящий момент остаются такими же, как если бы он питался от сети 380 вольт.
Звезда
Соединение все тех же трех обмоток «звездой» предполагает объединение трех обмоток статора в одной общей точке, причем три свободных вывода этих трех обмоток остаются свободными для подачи на них трехфазного напряжения. Так получается «звезда» из обмоток, имеющая теперь общую точку схождения обмоток в центре, и растопыренные (подобно лучам трехконечной звезды) обмотки со свободными выводами.
Центральная общая точка может использоваться здесь для присоединения к нейтральному проводу четырехпроводной трехфазной сети. «Звезда» с нейтральным проводом — соединение четырёхпроводное, в котором нейтральный провод обеспечивает независимость работы каждой из фаз потребителя от другой. Соединение «звезда» рассчитано на трехфазное напряжение 380 вольт.
Переключение со «звезды» на «треугольник» в момент пуска
Для плавного пуска асинхронного трехфазного двигателя, рассчитанного на работу в соединении «треугольник», полезно применять пуск в соединении «звезда», а когда двигатель разгонится — перевести его обмотки на «треугольник». Суть в том, что при подаче на обмотки соединенные «звездой», и предназначенные для работы под напряжением 380 вольт, напряжения 220 вольт в момент старта, происходит уменьшение линейного тока в 3 раза.
Данный подход пригодится для старта асинхронного двигателя под малой нагрузкой или на холостом ходу. Однако тут есть нюансы: необходимо рассчитать время переключения, чтобы успела погаснуть дуга и не возникло бы короткого замыкания в момент переключения, а так же чтобы двигатель не потерял скорость из-за слишком долгого переключения, и не возникло бы броска тока. Можно процесс старта автоматизировать при помощи пускателей, но есть вариант получше.
Чтобы автоматизировать процесс плавного пуска асинхронного двигателя с уменьшением пускового тока, применяют специальные пусковые реле, которые выдерживают установленное время задержки, затем переключают обмотки, не допуская дуг и коротких замыканий. Уставка регулируется пользователем в соответствии с его индивидуальными потребностями, с особенностями работы оборудования.
Выбор контактора ABB. Пуск трехфазного асинхронного электродвигателя по схеме «звезда-треугольник»
Пуск электродвигателя по схеме «звезда-треугольник» является самым распространенным способом снижения пускового тока при запуске. Этот способ можно применять на всех асинхронных электродвигателях с КЗ-ротором, которые обычно используются со схемой соединения «треугольник». Рекомендуется выбирать электродвигатели с высоким пусковым моментом, гораздо более высоким, чем момент сопротивления. Это необходимо для того, чтобы достичь большой частоты вращения, ее должно хватать для последующего перехода электродвигателя на соединение «звезда».
При такой схеме пуска: – пусковой ток снижается на треть по сравнению со значе- нием тока при прямом пуске; – крутящий момент электродвигателя уменьшается на треть и более по сравнению со значением крутящего момента при прямом пуске. Во время переключения со «звезды» на «треугольник» гене- рируется т. н. «переходный ток»
При работе на такой схеме: Во время начального этапа пуска (соединение «звезда») момент сопротивления нагрузки независимо от частоты вращения должен быть меньше, чем момент электродвигателя при пуске по схеме «звезда» до тех пор, пока не производится переключение «звезда- треугольник».
По этой причине данный режим пуска идеален для машин с низким пусковым моментом, таких как: – насосы, – центробежные компрессоры, – деревообрабатывающие станки и т. д
Предостережение
–– Номинальное напряжение двигателя при соединении «треугольник» должно равняться напряжению в сети. Пример: Электродвигатель на 400 В для пуска по схеме «звезда-треугольник» должен быть рассчитан на напряжение 400 В и соединение «треугольник». Обычно такой двигатель обозначается так: «Электродвигатель 400 В/690 В». Данный двигатель должен иметь 6 выводов обмоток.
–– Во избежание высокого пика тока, прежде чем производить переключение со «звезды» на «треугольник» необходимо достичь минимум 85% от номинальной частоты вращения.
Порядок пуска
Процесс пуска состоит из трех этапов:
1-й этап: соединение «звезда». Нажать кнопку включения On (Вкл.) в цепи управления, контактор в схеме «звезда» KM2 закроется. Сразу произойдет включение «линейного» контактора KM1 и запустится электродвигатель. Начнется обратный отсчет запрограммированного времени разгона (от 6 до 10 с).
2-й этап: переключение со «звезды» на «треугольник». По истечении запрограммированного времени контактор схемы «звезда» KM2 откроется.
3-й этап: соединение «треугольник». Таймер TE5S обеспечивает «переходное время» (или время задержки) в 50 мс между открыванием контактора «звезды» и закрыванием контактора «треугольника». Это необходимо для защиты от возникновения короткого замыкания при переходе со «звезды» на «треугольник».
Схема силовой цепи
Схема цепи управления: дистанционный режим
Пуск трехфазного асинхронного двигателя по схеме переключение «звезда – треугольник»
С помощью снижения пускового момента и ограничения пускового тока используют метод пуска асинхронного двигателя переключение «звезда – треугольник». В первый момент пуска, напряжение к статорным обмоткам подключается по схеме «звезда» (Y). Как только двигатель разгоняется, его питание включается по схеме «треугольник» (∆).
Некоторые трехфазные двигатели на низкое напряжение с мощностью выше 5 кВт рассчитывают на напряжение 400 В при включении по схеме «треугольник» (∆) или на 690 В при включении по схеме «звезда» (Y). Такая схема включения дает возможность производить пуск двигателя при меньшем напряжении. При пуске двигателя по схеме «звезда – треугольник» удается уменьшить пусковой ток, до 1/3 от тока прямого пуска от сети. Пуск по схеме «звезда – треугольник» особенно подходит для механизмов с большими маховыми массами, когда нагрузка набрасывается уже после разгона двигателя до номинальной скорости.
Недостатки пуска асинхронного двигателя переключением «звезда – треугольник»
При пуске двигателя переключением «звезда – треугольник» происходит также снижение пускового момента, приблизительно на 33%. Данный метод можно использовать только для трехфазных асинхронных двигателей, которые имеют возможность подключения по схеме «треугольник». В таком варианте существует опасность переключения на «треугольник» при слишком низкой частоте вращения, что вызовет рост тока до такого же уровня, что и ток при «прямом» пуске DOL.
Во время переключения со «звезды» на «треугольник» асинхронный электродвигатель может быстро снизить скорость вращения, для увеличения которой также потребуется резкое увеличение тока. На рисунке показана схема запуска двигателя с помощью пускателей KM1, KM2, KM3. Пускатель KM1,КМ2 включает электродвигатель по схеме «звезда». Через время, отведенное на запуск и выход двигателя на 50% номинальной скорости, отключается пускатель КМ2 и включается КМ3, переключая двигатель на «треугольник».
Пусковой момент и ток при пуске переключением «звезда – треугольник» значительно ниже, чем при прямом пуске.
Сравнение способа прямого пуска DOL и пуска с переключением «звезда – треугольник»
В данных диаграммах показаны пусковые токи для насоса, с трехфазным асинхронным двигателем мощностью 7,5 кВт методом прямого пуска (DOL) и пуска переключением «звезда – треугольник», соответственно. На рисунке видно, что способ прямого пуска DOL отличается большими пусковыми токами, но который через некоторое время уменьшается и становится постоянным.
Способ пуска переключением «звезда – треугольник» отличается меньшими низким пусковыми токами. Однако, в момент запуска при переходе от «звезды» к «треугольнику» происходят скачки токов. Во время пуска по схеме «звезда», через (t = 0,3 с), величина тока снижается. Однако, во время переключения со «звезды» на «треугольнику», через время t = 1,7 с, величина тока достигает уровня пускового тока при прямом пуске. Более того, скачок тока может стать ещё больше, так как во время переключения на двигатель не подаётся напряжение и двигатель теряет скорость перед подачей полного напряжения.
Подключение электродвигателя по схеме звезда и треугольник
В раздел : Советы → Подключение электродвигателя
Для чего трехфазные электродвигатели подключают к напряжению по — разному соединив их обмотки? Мы иногда слышим в разговоре между электриками про соединения звездой и треугольником. А нельзя ли обойтись без этих разных электрических схем подключения?
Оказывается, можно соединить двигатели звездой, а точнее по «схеме звезда», но в этом случае для разгона самого двигателя потребуется больше времени и он будет отдавать меньшую мощность, а можно включать по схеме «треугольник» — двигатель при включении (разгоне) потребляет больше энергии, происходит бросок тока, а в сети падает напряжение, вот поэтому и комбинируют между собой эти схемы включения.
Схемы подключения электродвигателя. Звезда — треугольник
Применяются основные способы подключения к сети трёхфазных электродвигателей: «подключение звездой» и «подключение треугольником».
При соединении трёхфазного электродвигателя звездой, концы его статорных обмоток соединяются вместе, соединение происходят в одной точке, а на начала обмоток подаётся трехфазное напряжение (рис 1).
При соединении трёхфазного электродвигателя по схеме подключения «треугольником» обмотки статора электродвигателя соединяются последовательно таким образом что конец одной обмотки соединяется началом следующей и так далее (рис 2).
Клеммные колодки электродвигателей и схемы соединения обмоток : 
Не вдаваясь в технические и подробные теоретические основы электротехники необходимо сказать, что электродвигатели у которого обмотки, соединенные звездой работают плавнее и мягче, чем электродвигатели с соединенные обмотками в треугольником, необходимо отметить, что при соединении обмоток звездой электродвигатель не может развить полную мощность. При соединении обмоток по схеме треугольник электродвигатель работает на полную паспортную мощность (что составляет в 1,5 раз больше по мощности, чем при соединении звездой), но при этом имеет очень большие значения пусковых токов.
В связи с этим целесообразно (особенно для электродвигателей с большей мощностью) подключение по схеме звезда — треугольник; первоначально запуск осуществляется по схеме звезда, после этого (когда электродвигатель «набрал обороты»), происходит автоматическое переключение по схеме треугольник.
Схема управления :
Еще вариант схемы управления двигателем
Подключение напряжения питания через контакт NC (нормально закрытый) реле времени К1 и контакт NC К2, в цепи катушки пускателя К3.
После включения пускателя К3, своими нормально-замкнутыми контактами размыкает цепи катушки пускателя К2 контактами К3 (блокировка случайного включения) и замыкает контакт К3, в цепи питания катушки магнитного пускателя К1, который совмещен с контактами реле времени.
При включении пускателя К1 происходит замыкание контактов К1 в цепи катушки магнитного пускателя К1 и одновременно включается реле времени, размыкается контакт реле времени К1 в цепи катушки пускателя К3, замыкает контакт реле времени К1 в цепи катушки пускателя К2.
Отключение обмотки пускателя К3, замыкается контакт К3 в цепи катушки магнитного пускателя К2. После включение пускателя К2, размыкает своими контактами К2 в цепи катушки питания пускателя К3. 
На начала обмоток U1, V1 и W1 через силовые контакты магнитного пускателя К1 подаётся трехфазное напряжение. При срабатывании магнитного пускателя К3 с помощью его контактов К3, происходит замыкание, соединяя концы обмоток U2, V2 и W2 между собой обмотки двигателя соединены звездой.
Через некоторое время срабатывает реле времени, совмещённое с пускателем К1, отключая пускатель К3 и одновременно включая К2, замыкаются силовые контакты К2 и происходит подача напряжение на концы обмоток электродвигателя U2, V2 и W2. Таким образом электродвигатель включается по схеме треугольник.
Для запуска двигателей по схеме звезда-треугольник разными производителями выпускаются так называемые пусковые реле, название они могут иметь разные «Пусковые реле времени» , реле «старт-дельта» и др., но назначение у них одно и тоже:
РВП-1-15, ВЛ-32М, ВЛ-163, CRM-2T ELKO Чехия. 
В итоге что дает для двигателя подключение звездой или треугольником? При соединении звездой пусковой ток электродвигателя уменьшается в 1,73·1,73 = 3 раза.
