Звезда или треугольник
Звезда или треугольник. Оптимальное подключение асинхронного электродвигателя
Двигатели асинхронного типа имеют целый набор безусловных достоинств. Среди плюсов асинхронных двигателей в первую очередь хочется назвать высокую производительность и надежность их эксплуатации, совсем небольшую стоимость и неприхотливость ремонта и обслуживания двигателя, а также способность переносить достаточно высокие перегрузки механического типа. Все эти достоинства, которыми обладают асинхронные двигатели, обусловлена тем, что данный тип двигателей имеет очень простую конструкцию. Но, не смотря на большое число достоинств, асинхронным двигателям присущи и их определенные отрицательные моменты.
В практической работе принято использовать два основных способа подключения трёхфазных электродвигателей к электросети. Эти способы подключения носят названия: «подключение методом звезды» и «подключение методом треугольника».
Когда выполняется соединение трёхфазного электродвигателя по типу подключения «звезда», тогда соединение концов обмоток статора электродвигателя происходит в одной точке. При этом трехфазное напряжение подают на начала обмоток. Ниже, на рисунке 1, наглядно проиллюстрирована схема подключения асинхронного двигателя «звездой».
Когда выполняется соединение трёхфазного электродвигателя по типу подключения «треугольник», тогда обмотки статора электродвигателя присоединяются последовательно друг за другом. При этом начало последующей обмотки соединяется с концом предыдущей обмотки и так далее. Ниже, на рисунке 2, наглядно проиллюстрирована схема подключения асинхронного двигателя «треугольником».
Если не вдаваться в теоретические и технические основы электротехники, то можно принять на веру тот факт, что работа тех электродвигателей, у которых обмотки подключены по схеме «звезда», является более мягкой и плавной, чем у электродвигателей, обмотки которых соединены по схеме «треугольник». Но тут же стоит обратить внимание на ту особенность, что электродвигатели, обмотки которых подключены по схеме «звезда», не способны развить полную мощность, заявленную в паспортных характеристиках. В том случае, если соединение обмоток выполнено по схеме «треугольник», то электродвигатель работает на максимальную мощность, которая заявлена в техническом паспорте, но при этом имеют место быть очень высокие значения пусковых токов. Если произвести сравнение по мощности, то электродвигатели, чьи обмотки будут соединены по схеме «треугольник», способны выдавать мощность в полтора раза выше, чем те электродвигатели, обмотки которых подключены по схеме «звезда».
Основываясь на всем вышеописанном, для того, чтобы снизить токи при запуске, целесообразно применять подключение обмоток по комбинированной схеме «треугольник-звезда». Особенно такой тип подключения актуален для электродвигателей, обладающих большей мощностью. Таким образом, в связи с соединением по схеме «треугольник- звезда» изначально запуск выполняется по схеме «звезда», а после того, как электродвигатель «набрал обороты», выполняется переключение в автоматическом режиме по схеме «треугольник».
Схема управления электродвигателем представлена на рисунке 3.
Рис. 3 Схема управления
Еще один вариант схемы управления электродвигателем заключается в следующем (рис. 4).
Рис. 4 Схема управления двигателем
На контакт NC (нормально закрытый) реле времени K1, а также на контакт NC реле K2, в цепи катушки пускателя КЗ, подаётся напряжение питания.
После того, как произойдет включение пускателя КЗ, нормально закрытыми контактами КЗ расцепляются цепи катушки пускателя K2 (запрет случайного включения). Контакт КЗ в цепи питания катушки пускателя K1 замыкается.
Когда запускается магнитный пускатель K1, в цепи питания его катушки замыкаются контакты K1. Реле времени включается в то же самое время, контакт этого реле K1 в цепи катушки пускателя КЗ размыкается. А в цепи катушки пускателя K2 – замыкается.
При отключении обмотки пускателя КЗ, замкнётся контакт КЗ в цепи катушки пускателя K2. После того, как пускатель K2 включится, он размыкает своими контактами K2 цепь питания катушки пускателя КЗ.
Трёхфазное напряжение питания подаётся на начало каждой из обмоток W1, U1 и V1 с помощью силовых контактов пускателя K1. Когда срабатывает магнитный пускатель КЗ, тогда при помощи его контактов КЗ выполняется замыкание, посредством которого между собой соединяются концы каждой из обмоток электродвигателя W2, V2 и U2. Таким образом, выполняется подключение обмоток электродвигателя по схеме соединения «звезда».
Реле времени, объединенное с магнитным пускателем K1, сработает спустя определенное время,. При этом происходит отключение магнитного пускателя КЗ и одновременное включение магнитного пускателя K2. Таким образом силовые контакты пускателя K2 замкнутся и напряжение питания будет подано на концы каждой из обмоток U2, W2 и V2 электродвигателя. Иными словами, электродвигатель включается по схеме подключения «треугольник».
Для того, чтобы электродвигатель запустить по схеме соединения «треугольник-звезда», различные изготовители производят специальные пусковые реле. Данные реле могут носить разнообразные названия, например, реле «старт-дельта» или «пусковое реле времени», а также и некоторые другие. Но назначение всех этих реле заключается в одном и том же.
Типовая схема, выполненная с реле времени, предназначенном для запуска, то есть реле «треугольник-звезда», для осуществления управления запуска трехфазного электродвигателя асинхронного типа представлена на рисунке 5.
Рис.5 Типовая схема с пусковым реле времени (реле «звезда/треугольник») для управления запуском трехфазного асинхронного двигателя.
Итак, подытожим все вышеописанное. Для того, чтобы понизить пусковые токи осуществлять запуск электродвигателя требуется в определенной последовательности, а именно:
- сперва электродвигатель запускают на пониженных оборотах соединённым по схеме «звезда»;
- затем электродвигатель соединяют по схеме «треугольник».
Первоначальный запуск по схеме «треугольник» создаст максимальный момент, а последующее соединение по схеме «звезда» (для которой в 2 раза меньше пусковой момент) с продолжением работы в номинальном режиме, когда двигатель «набрал обороты», произойдёт переключение на схему соединения «треугольник» в автоматическом режиме. Но не стоит забывать о том, какая нагрузка создается перед запуском на валу, так как вращающий момент при соединении по схеме «звезда» ослаблен. По этой причине маловероятно, что данный метод запуска будет приемлем для электродвигателей с высокой нагрузкой, так как они в таком случае могут потерять свою работоспособность.
Определение обмоточных данных асинхронных двигателей
В некоторых случаях возникает необходимость ремонта электрических машин своими силами. Зная обмоточные данные асинхронных двигателей, часто можно избежать их отправки на завод, где потребуют немалую сумму за свои услуги.
Устройство двигателя
Любой электродвигатель состоит из двух основных частей: статора, чаще всего неподвижного, и ротора. У двигателей с короткозамкнутым ротором подвижная часть – ротор – выполнен в виде замкнутых накоротко между собой пластин, имеющих нулевое активное сопротивление. Часто такая конструкция называется «беличьей клеткой» из-за очень похожего устройства. К примеру, двигатель типа АИР, широко применяемый в различных сферах из-за простоты в работе, собран именно таким образом.
Когда на трехфазную обмотку подается электрический ток, в ней образуется вращающееся магнитное поле. Частота вращения зависит от частоты питающего напряжения, числа пар полюсов и скольжения. Индуктивность и сопротивление на частоту не влияют.
Схемы соединения обмоток бывают разные: звездой, треугольником, двойной звездой. Делают также переключаемые звезда – треугольник: все зависит от марки аппарата, его расчетных данных, где и как он работает. Главное, определить начала и концы выводов. К примеру, двухскоростные электродвигатели имеют полюсно переключаемые обмотки, соединенные тройной звездой. Такое их расположение позволяет задавать аппаратам различные характеристики. Правильно будет сказать, что статор – это мощный магнит с определенным сдвигом фаз, задающий крутящий момент.
Устройство обмоток
Катушка обмотки из двух секций
Статорная обмотка улаживается в специальные пазы. Она состоит из катушек, которые соединяются друг с другом со сдвигом по фазам. Катушка, в свою очередь, – это отдельные витки изолированного провода, называемые секциями и намотанные согласно обмоточным данным. Если в паз производится укладка одной катушки, то это однослойная обмотка, а если двух, тогда двухслойная.
Расчет числа пазов на полюсное деление проводят по формуле: Q = Z/2p, где Z – это количество пазов в статоре, а 2р – число полюсов.
Можно также посчитать число пазов, которые приходят на фазу и на полюс трехфазной обмотки: q = Q/3 = z/(3*2p)
Также считаются все необходимые коэффициенты, а также сопротивление обмоток и значения индуктивности.
Общая схема однослойной трехфазной обмотки выглядит таким образом:
А двухслойной так:
Коэффициент заполнения паза обязательно стоит учитывать, ведь чем толще провод, тем сложнее намотка. Расчет этого коэффициента проводят по формуле:
Видно, что он прямо пропорционален сечению проводов вместе с изоляцией и обратно пропорционален площади самого паза.
Обмотка должна плотно входить в пазы, иначе будет появляться паразитная индуктивность, вызывающая лишний нагрев.
Находим выход проводов
В процессе ремонта электродвигателя возникает необходимость определения начала и конца его выводов. Представим ситуацию: есть шесть проводов от катушек, их необходимо правильно соединить между собой. Как это сделать, чтобы не попутать фазы?
Наши читатели рекомендуют! Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют ‘Экономитель энергии Electricity Saving Box’. Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.
Эта операция, состоящая из нескольких шагов, делается методом измерений при помощи комбинированного прибора. Сперва определяем, какие вывода к каким катушкам относятся. Просто меряем их сопротивление между собой, находим три катушки.
Теперь соединяем две катушки таким образом:
Можно подать не 220, а 100 вольт и посмотреть показания вольтметра. Если он покажет напряжение, значит, обмотки включены правильно, если ничего не покажет, или очень мало, то их вывода нужно переключить наоборот и проверить еще раз, чтобы убедиться в правильном фазном подключении. Аналогичным образом остается найти правильность соединения третьей катушки. Теперь начала и концы катушек найдены.
Намотка
Намотка электродвигателей производится как в специализированных цехах, так и специалистами – любителями. Для проведения подобного ремонта нужно ясно представлять себе, что потребуется делать в этой модели, ее данные, расположение статорных обмоток, их соединение. Такая работа требует знания обмоточных данных аппарата, а в некоторых случаях – проведения дополнительных расчетов, например, расчет сопротивлений и индуктивностей катушек.
Большинство информации можно получить в специальных таблицах, которые содержат обмоточные данные на те или иные модели. Вот расчеты по двигателю АИР:
Энергосберегающие двигатели
Очень хорошо, если на кожухе статора сохранилась маркировка двигателя. Тогда можно получить необходимые данные по конкретной модели и ремонт будет наиболее качественным.
Схема обмотки Славянка
В последнее время стали уделять больше внимания двигателям с совмещенными обмотками. Суть заключается в том, чтобы сдвиг фаз был не 120, а 90 градусов. Такая схема очень близка к модели четырехфазного электродвигателя и получила название «Славянка», тип РПЭДЯ. Преимущества «Славянки» перед обычной укладкой существенны: меньшие пусковые токи, больший коэффициент полезного действия, меньший нагрев. Коэффициент мощности выше. Однако необходимо все точно рассчитать, ведь обмоточные характеристики все равно не бывают идеальными.
Если обычный двигатель можно представить, как три однофазных аппарата, то асинхронный двигатель с совмещенными обмотками, или РПЭДЯ, как соединение трех двухфазных электродвигателей. При росте нагрузки у РПЭДЯ скорость замедляется, как и у обычных АД, но вот ток растет незначительно. Также при аварии в сети, когда напряжение падает, он работает в экономном режиме, а когда сеть восстанавливается, РПЭДЯ выходит на расчетные обороты.
Количество выводов, как и у обычных асинхронных двигателей, три.
Можно отметить, что на основе РПЭДЯ был построен электродвигатель для велосипедного колеса. Он имеет обмотку «Славянка» и абсолютно не имеет магнитов. Двигатель без магнитов – это, конечно, революция в области электротехники, главное, чтобы работа над этим новшеством не заглохла в самом начале.
Двигатель АВЕ
В случае с однофазным аве- 071-4с обмоточные характеристики несколько иные. Нужно найти пусковую и рабочую обмотки, их вывода, знать их схему включения. Также необходимо знать сопротивления катушек: так можно будет проконтролировать правильность их намотки и соединения, хотя, конечно, индуктивность зависит от многих других параметров.
Тип аве-071-4с имеет коэффициент полезного действия 60%, а коэффициент мощности не менее 0,9. Для маломощного аппарата этого достаточно. Обмоточные характеристики для аве-071-4с можно посмотреть на рисунке:
Обслуживание обмоток
В процессе эксплуатации все электрические машины нуждаются в мелком и не очень ремонте. Основные признаки неисправности: нестабильная работа, большой нагрев, сильный гул, вибрация. Обмотки в двигателях небольшой мощности, как правило, меняют. Если это двухслойная обмотка, можно заменить только одну катушку.
Стоит замерить сопротивление обмоток как между собой, так и на корпус, а также проверить легкость хода вала. В «Славянке» будут свои характеристики, поскольку для данного типа обмоток это только начало выхода на рынок, и качественных схем на РПЭДЯ пока немного, а значит ремонт может вызвать некоторые сложности.
Внимательно осмотреть статор. Иногда все, что нужно – пайка выводов, идущих в борно. При отсутствии одной из фаз двигатель сильно греется, но не всегда успевает сгореть.
Асинхронные двигатели, при всей своей кажущейся простоте, тем не менее являются сложными электрическими машинами, требующими профессионального подхода. По ним пишутся дипломные работы. Обмоточные схемы для неспециалиста, и даже для начинающего обмотчика, могут показаться сложными и запутанными. Это говорит о том, что лучше будет, если перемотку и ремонт двигателей будут делать специалисты.
Электродвигатель АИР ONI
Схема подключения электродвигателя «звезда-треугольник»
Существует два способа пуска асинхронного электродвигателя (схема подключения электродвигателя):
1) Прямой пуск (на обмотки статора подается полное напряжение сети)
2) Пуск при пониженном напряжении (на обмотки статора подается напряжение меньше полного сетевого напряжения)
Прямой пуск проще реализовать, он мене затратен, но обладает большим недостатком: при прямом пуске пусковой ток асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором превышает в 5-7 раз номинальный рабочий ток двигателя.
Схема включения обмоток статора «звездой» и «треугольником»
Поэтому на практике для уменьшения пусковых токов асинхронных двигателей различными способами стараются понизить подводимое к обмоткам статора питающее напряжение. Одни из способов снижения напряжения на обмотке статора — переключение обмоток статора со «звезды» на «треугольник».
При подключении обмоток статора соединенных в «звезду» (схема подключения электродвигателя «звезда») к источнику с линейным напряжением 380 В фазное напряжение буде в √3 меньше, т.е. равно 220 В.. Зная сопротивление обмотки статора и приложенное напряжение нетрудно рассчитать по закону Ома:
При соединении «звездой»:
Если же обмотки статора соединены «треугольником» (схема подключения электродвигателя «треугольник») и подключены к линейному напряжению 380 В, то фазное напряжение будет 380 В, следовательно:
В результате пуск асинхронного двигателя со схемой подключения обмоток статора «звезда» (схема подключения электродвигателя «звезда») с дальнейшим переходом на схему «треугольник» (схема подключения электродвигателя «треугольник»), позволяет уменьшить пусковой ток в 3 раза по сравнению с пусковым током при прямом пуске. Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором по схеме звезда-треугольник находит особо широкое распространение в тех случаях, когда нагрузка на валу двигателя изменяется после разгона.
Но тут необходимо помнить, что схема пуска двигателя с переключением «звезда-треугольник» имеет и свой недостаток: уменьшение пускового момента приблизительно на 30 процентов.
Схема переключения обмоток статора
Типы электродвигателей АИР: электродвигатели общего назначения, электродвигатели со встроенным электромагнитным тормозом, электродвигатели промышленного назначения.
Отличительные особенности:
- Степень защиты по ГОСТ EIC 60034-5 IP 55
- Класс изоляции по ГОСТ 8865 – F
- Материал корпуса и подшипниковых щитов от 80 габарита и выше — чугун
- Надежный подшипник. (Все электродвигатели комплектуются высоконадежными подшипниками ведущей японской марки NSK)
- Надежная система охлаждения
- Соответствую техническому регламенту Таможенного союза TP TC 020/2011
- Материал обмотки — 99.7% медь
- Полное соответствие ГОСТ 51689-2000
Технические характеристики электродвигателей
Габаритные размеры электродвигателей
Как подключить электродвигатель, схема подключения
Трехфазные электродвигатели — имеют более высокую эффективностью, чем однофазные электродвигатели на 220 вольт. Поэтому подключение электродвигателя на 380 вольт обеспечивает более стабильную и экономичную работу устройства. Для запуска электродвигателя не понадобятся конденсаторы или другие пусковые устройства и обмотки, потому что вращающееся магнитное поле возникает в статоре сразу после подключения к электросети 380 Вольт.
На шильде электродвигателя должно быть видно, что обмотки электродвигателя можно соединить, как треугольником на 220 Вольт, так звездой на 380 Вольт.
В клеммной коробке электродвигателя вы увидите шесть выводов — U1, U2, V1,V2, W1, W2. Это означает что электродвигатель можно подключить на 220 или 380 Вольт.
Схема подключения трехфазного электродвигателя:
Подключение звездой — большинство промышленных трехфазных электродвигателей подключается по схеме — «звезда» 380В.
При подключении звездой вам нужно подключить 3 фазы на разъемы А, В, С.
При подключении треугольником на 220В — необходимо сделать три разные последовательные соединения. После чего можно подключать к 3 независимым последовательным соединениям 3 фазы на разъемы А, В и С как не рисунке.
Подключение звезда-треугольник — В очень редких случаях для получения большей отдачи по мощности, электродвигатель подключают «звезда-треугольник»
Внимание:
Указанная мощность на бирке электродвигателя, это не электрическая, а механическая мощность на валу.
Хочу заметить , что при подключении электродвигателя по схеме «звезда» запуск будет достаточно плавным, но при этом сложно будет достичь максимальной мощности работы трехфазного асинхронного электродвигателя. Поэтому для достижения максимальных показателей электродвигатель подключают «треугольником» и тогда он выдаст полную заявленную мощность, а это в 1,5 раза больше чем при подключении звездой. Но нужно знать что при запуске «треугольником» ток настолько высокий, что может повредить изоляцию проводки и сократить срок службы электродвигателя. Именно поэтому для мощных электродвигателей применяют комбинированную схему подключения по принципу «звезда-треугольник». Сначала запуск мотора происходит по схеме «звезда», но когда электродвигатель набирает достаточную мощность происходит ручное или автоматическое (через реле) переключение на схему «треугольник». После чего мощность возрастает в несколько раз.
