Соединение звездой и треугольником обмоток
Здравствуйте, уважаемые гости и посетители сайта «Заметки электрика».
В прошлой статье я рассказал Вам про применение асинхронного двигателя и его устройство, а также подробно познакомились с двумя разновидностями асинхронного двигателя.
Сегодня я расскажу Вам про соединение звездой и треугольником обмоток асинхронных двигателей, т.к. это один из распространенных вопросов, который мне задают на личную почту.
Вспомним вкратце принцип действия асинхронного двигателя. Питание такого двигателя осуществляется от сети трехфазного переменного напряжения. В статоре имеются 3 обмотки, которые сдвинуты относительно друг друга на 120 электрических градуса. Это сделано с целью создания вращающегося магнитного поля.
Обозначаются вывода обмоток статора асинхронных двигателей следующим образом:
С1, С2, С3 – начала обмоток, С4, С5, С6 – конец обмоток. Но сейчас все чаще применяется новая маркировка выводов по ГОСТу 26772-85. U1, V1, W1 — начала обмоток, U2, V2, W2 – конец обмоток.
Выводы фазных обмоток асинхронного двигателя выводятся на клеммник или колодку и располагаются таким образом, чтобы соединения звездой или треугольником было удобно выполнить без перекрещивания с помощью специальных перемычек.
Клеммник, его еще называют «борно», чаще всего устанавливается сверху, реже – сбоку. Некоторые клеммники можно разворачивать на 180 градусов, для удобства подводки питающих кабелей.
Всего на клеммник может быть выведено 3 или 6 выводов фазных обмоток статора.
Разберем каждый случай отдельно.
Пример
Если в клеммник выведено 6 выводов обмоток статора, то асинхронный двигатель можно подключить в сеть на 2 разных уровня напряжения, отличающихся на величину в 1,73 раза (√3).
Для наглядности рассмотрим пример. Допустим, у нас имеется электродвигатель, на табличке которого указано напряжение 220/380 (В).
Что это значит?
А это значит, что если в сети уровень линейного напряжения составляет 380 (В), то обмотки статора необходимо соединить в схему звезды.
Соединение звездой
Соединение звездой фазных обмоток статора асинхронного двигателя выполняется следующим образом. Концы всех трех обмоток нужно соединить в одну точку с помощью специальной перемычки, о которой я говорил чуть выше. А на их начала подать трехфазное напряжение сети.
Из рисунка выше видно, что напряжение на фазной обмотке составляет 220 (В), а линейное напряжение между двумя фазными обмотками составляет 380 (В).
На клеммнике соединение звездой обмоток будет выглядеть следующим образом.
Соединение треугольником
Вернемся к нашему примеру.
Если в сети уровень линейного напряжения составляет 220 (В), то обмотки статора необходимо соединить в схему треугольника.
Соединение треугольником фазных обмоток статора асинхронного двигателя выполняется следующим образом.
- конец обмотки фазы «А» C4 (U2) необходимо соединить с началом обмотки фазы «В» С2 (V1)
- конец обмотки фазы «В» С5 (V2) необходимо соединить с началом обмотки фазы «С» С3 (W1)
- конец обмотки фазы «С» С6 (W2) необходимо соединить с началом обмотки фазы «А» С1 (U1)
Места их соединения подключаются к соответствующим фазам питающего трехфазного напряжения.
Из рисунка видно, что при линейном напряжении сети 220 (В) напряжение на фазной обмотке составляет тоже 220 (В).
На клеммнике при соединении треугольником обмоток статора асинхронного двигателя специальные перемычки нужно установить следующим образом:
В нашем примере при соединении звездой и треугольником напряжение на каждой фазной обмотке асинхронного двигателя будет 220 (В).
Частный случай
Бывают ситуации, когда на клеммник асинхронного двигателя выведено всего 3 вывода, вместо 6. В этом случае соединение звездой или треугольником выполняется внутри двигателя на лобной (торцевой) его части.
Такой асинхронный двигатель можно включать в сеть только на одно напряжение, указанное на табличке с техническими данными.
В нашем примере обмотки статора асинхронного двигателя соединяются по схеме звезда и его можно включать в сеть напряжением 380 (В).
Выводы
В конце данной статьи про соединение звездой и треугольником сделаю вывод, основанный на опыте эксплуатации электродвигателей.
При соединении звездой обмоток асинхронного электродвигателя наблюдается более мягкий запуск и плавная его работа, а также возможность кратковременной перегрузки.
При соединении треугольником обмоток асинхронного электродвигателя происходит достижение его максимальной мощности, но во время пуска пусковые токи имеют большое значение. Также замечено, что при соединении треугольником двигатель больше нагревается (выявлено опытным путем с помощью тепловизора при одной и той же нагрузке).
В связи с вышесказанным, принято асинхронные двигатели средней мощности и выше запускать по схеме звезда. При наборе номинальной частоты вращения в автоматическом режиме происходит переключение его на схему треугольника. Эту схему мы с Вами рассмотрим в ближайших статьях. Следите за обновлениями на сайте.
P.S. А что делать, когда вывода фазных обмоток асинхронного двигателя не про маркированы соответствующим образом? Об этом Вы узнаете в моей статье про определение начала и конца обмоток электродвигателя. Чтобы не пропустить выход новой статьи, то подпишитесь. Форма подписки расположена в конце статьи или в правом сайтбаре.
Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:
| 380/660 |
Соединение электродвигателя по схемам звезда
Разберем свойства соединения обмоток электродвигателя по схемам звезда — треугольник на конкретном примере.
Электродвигатель АИР250S4, 75 кВт, треугольник-звезда и соответствующие им U=380/660В и I=143/82,8А.
Подключаем треугольником на 380В. Полная мощность будет вычисляться по формуле S=U·I·√3.
S=380·143·1,73=94008 в·а.
Если мы подключим этот электродвигатель по схеме звезда к той же сети, то полная мощность будет вычисляться, конечно, по той же формуле S=U·I·√3. Но значения в нее нужно подставлять уже другие.
При переключении на звезду на каждую обмотку пришлось в √3 меньшее напряжение. Соответственно ток тоже уменьшился в √3 раза. И это еще не все. При схеме треугольник линейный ток был в √3 раза больше фазного, а при переключении стал равным фазному. Т.е. ток уменьшился в итоге в √3·√3=3 раза.
Полная мощность станет равна S=380·143/3·1,73=31336 в·а.
Такая ситуация возникает чаще всего (по нашему опыту) в двух случаях.
Во-первых, непонимание электриками вышеупомянутых расчетов.
Во-вторых, в случае когда в эксплуатации был аналогичный двигатель, но с напряжением 220/380В и соответственно схемой подключения треугольник-звезда. Такие двигатели даже большой мощности до сих пор производятся некоторыми заводами. При замене двигателя электрик «на автомате» подключает звездой и двигатель выходит из строя.
Вот цитата из письма одного из предприятий, после того как двигатель вышел из строя из-за неправильной схемы подключения.
Т.е. непонимание свойств соединений и того что указано на шильдике.
Также стоит обратить внимание на то, что пуско-защитная аппаратура подбирается на номинальную мощность электродвигателя, но при некорректном подключении звездой просто физически не может выполнять свои функции.
Наиболее полную защиту электродвигателя можно обеспечить с помощью термисторных реле. В наших электродвигателях начиная от 160 высоты оси вращения установлены РТС термисторы и контакты выведены в клеммную коробку.
Еще одна важная по нашему мнению информация. При пуске электродвигателя для уменьшения пусковых токов многие используют общеизвестную схему переключения со звезды на треугольник, т.е. запуск производится на звезде и после набора оборотов происходит переключение на треугольник с помощью реле времени (этот метод описан на множестве сайтов).
Если производится пуск, например центробежного насоса или вентилятора (имеется ввиду правильный пуск на закрытую задвижку), то такая схема успешно работает. Центробежный насос и вентилятор при пуске на закрытую задвижку потребляют минимальную мощность, которая увеличивается по мере открывания.
Но такую схему крайне нежелательно применять в условиях тяжелого пуска (т.е. таких механизмов которые при пуске уже потребляют мощность близкую к номинальной), например пресса, дробилки и др.
Также важно обратить внимание на время переключения, оно не должно быть большим. После того как двигатель набрал обороты нужно сразу производить переключение на треугольник. В большинстве случаев набор оборотов занимает до 5-10 сек., поэтому установка реле на 30-50 сек. грозит выходом из строя электродвигателя.
Если у вас есть замечания или мы в чем-то ошибаемся, пишите: [email protected]
Схемы подключения электродвигателя, подключение трехфазного двигателя к трехфазной сети 380 В
На производственном предприятии регулярно возникает необходимость подключения или переподключения трехфазного электродвигателя к трехфазной сети 380 В, 660 В или однофазной 220 В, но не всегда есть опыт грамотно работать со всеми возможными схемами подключения трехфазного электродвигателя. В зависимости от цели эксплуатации электродвигателя, ниже приведены схемы подключения трехфазного двигателя со всеми достоинствами и недостатками. При покупке электродвигателя не всегда обращают внимание на схему подключения на именной табличке или на задней крышке клемной коробки, а подключают новый двигатель по привычке как старый и это является чуть ли не основной причиной сгоревших моторов. Следует отметить что трехфазные электродвигатели встречаются трех модификаций по возможности подключения:
- 380 В — 3 вывода, схема «звезда» (Y)
- 220 / 380 В — 6 выводов, схема «треугольник»/«звезда» (Δ/Y)
- 380 / 660 В — 6 выводов, схема «треугольник»/«звезда» (Δ/Y)
ВНИМАНИЕ! Работа с электрическими двигателями без заземления, пусковой и защитной автоматики запрещена. Неквалифицированное обращение с высоким напряжением может нанести вред здоровью и летальному исходу.
Схема подключения электродвигателя 380В — 3 вывода
Это самый простой тип подключения, когда заводом изготовителем заранее собрано схему «звезда» (Y) и в клемной коробке предстоит подсоединить всего три провода (3 фазы) без наличия перемычек меж клеммами.
Преимущество данной схемы:
- Простота подключения электродвигателя.
- Надежная работа с максимальным КПД и мощностью в номинальном режиме.
Недостаток такого исполнения:
- Невозможность использовать электродвигатель от однофазной сети 220 В с максимальной мощностью до 70%
- Невозможность осуществить плавный пуск для преодоления тяжелого старта без дополнительной автоматики.
Схема подключения электродвигателя «220/380В» треугольник / звезда — 6 выводов
Данный тип электродвигателя имеет 6 выводов (шесть проводов) в клемной коробке и подключается в трехфазную сеть 380 Вольт по схеме (Y) «звезда» см. Рис.1, которая собрана по умолчанию на заводе изготовителе. В таком исполнении завод изготовитель выпускает чаще всего маломощные трехфазные электродвигатели от 0,12 кВт до 7,5 кВт или же габариты двигателей от АИР 56 до АИР 112.
Преимущества схемы «звезда» (Y) для 220/380 В:
- Высокая надежность работы электромотора.
- Максимальное КПД двигателя.
- Устойчивость к кратковременным перегрузам электродвигателя.
Преимущества схемы «треугольник» (Δ) для 220/380 В:
- При необходимости данный электродвигатель может быть использован подключением от сети 220 В по схеме «треугольник» (Δ) с использование рабочего конденсатора и если потребуется дополнительно пускового конденсатора. В этом случае двигатель будет работать на 70% от заявленной мощности. Этот вариант подключения со всеми преимуществами и недостатками подробно разберем в следующей статье.
Недостатки исполнения электродвигателя 220/380 В:
- Невозможность осуществить плавный пуск для преодоления тяжелого старта без дополнительной автоматики.
Схемы подключения трехфазных электродвигателей «380/660В» треугольник / звезда — 6 выводов
Данный тип электродвигателя имеет 6 выводов (шесть проводов) в клемной коробке и чаще всего в новом электродвигателе в заводском исполнении производителем заранее собрана по умолчанию схема «звезда» (Y) см. Рис.1. Исполнение 380/660 чаще всего идет на средней и большой мощности электродвигателей от 4 кВт до 315 кВт и более или от габарита АИР 132 до АИР 355 и более. В связи с универсальностью в эксплуатации данного исполнения электродвигателей средней и высокой мощности низковольтного оборудования можно смело заявить о достоинствах без недостатков. Трехфазные электродвигатели можно подключать к трехфазной сети 380/660 В по следующим схемам:
- схема «звезда» (Y) или 660В используется для плавного пуска избегая тяжелого пуска (высокий пусковой момент) и высоких пусковых токов.
- схема «треугольник» (Δ) работа от стандартной сети 380В в номинальном режиме эксплуатации электродвигателя.
- схема «звезда-треугольник» (Y/Δ) комбинированная схема подключения для автоматического перехода с плавного пуска на 660В на рабочий режим 380В
Схема «звезда» для 380/660 В
Подключение звездой применяют для того, чтобы пуск электродвигателя сделать плавным за счет снижения пусковых токов. Но в ней есть один существенный минус для продолжительной работы: двигатель будет работать с мощностью на 30% меньшей от указанной в паспорте. Как подключить трехфазный асинхронный электродвигатель по схеме «звезда» показано на Рис.1.
Схема «треугольник» для 380/660 В
Подключение треугольником к сети 380 В позволяет использовать всю заявленную мощность электродвигателя. Но и она имеет недостаток для пускового момента: во время пуска мотора сила тока очень высока и как результат в двигателе под тяжелой пусковой нагрузкой может подгореть изоляция обмоток. Как подключить трехфазный асинхронный электродвигатель по схеме «треугольник» показано на Рис.1.
Схема «звезда-треугольник» для 380/660 В
Комбинированная схема подключения звезда-треугольник позволяет использовать все преимущества двух отдельных схем и обойти их недостатки. Чаще всего так подключают электродвигатели с большой мощностью. Суть этого решения заключается в том, что двигатель запускается по схеме «звезда», а при достижении оптимального числа оборотов переключается на схему «треугольник». Таким образом пуск электродвигателя получается плавным с небольшими пусковыми токами, а после переключения схем его мощность увеличивается на 30% и полностью соответствует заявленной в паспорте. Как подключить трехфазный асинхронный электродвигатель по схеме «звезда-треугольник» показано на Рис.2. Электродвигатель подключен по схеме «звезда», если замкнуты ключи K1 и K3, а по схеме «треугольник» – если замкнуты ключи K1 и K2. Переключение с одной схемы на другую происходит автоматически или вручную, в зависимости от предустановленного автоматического оборудования. Для этого используют чаще всего магнитный пускатель, пусковое реле или пакетный переключатель.
Звезда или треугольник. Оптимальное подключение асинхронного электродвигателя | RuAut
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.
Подключение трехфазного двигателя треугольником 380. Выбор схемы соединения фаз электродвигателя
В трехфазных цепях обычно применяется два типа соединения обмоток трансформаторов, электрических приёмников и генераторов. Одно из этих соединений носит название звезда, другое — треугольник. Рассмотрим подробнее, что это за соединения и чем они отличаются друг от друга.
Определение
Соединение в звезду подразумевает под собой такое соединение, в котором все рабочие концы фазных обмоток объединяются в один узел, называемый нулевой или нейтральной точкой и обозначается буквой O.
Соединение в треугольник представляет собой схему, при которой фазные обмотки генератора соединяются таким образом, что начало одной из них соединяется с концом другой.
Сравнение
Различие в указанных схемах состоит в соединении концов обмоток генератора электродвигателя. В схеме «звезда» , все концы обмоток соединяются вместе, тогда как в схеме «треугольник» конец одной фазной обмотки монтируется с началом следующей.
Кроме принципиальной схемы сборки, электродвигатели с фазными обмотками, соединенными звездой, функционируют значительно мягче, чем двигатели, имеющие соединение фазных обмоток в треугольник. Но при соединении звездой электродвигатель не имеет возможности развивать свою полную паспортную мощность. Тогда как, при соединении фазных обмоток в треугольник двигатель всегда работает на полную заявленную мощность, которая почти в полтора раза выше, чем при соединении в звезду. Большим недостатком соединения треугольником являются очень большие величины пусковых токов.
Выводы сайт
- В схеме соединения звезда концы обмоток монтируются в один узел.
- В схеме соединения треугольник конец одной обмотки монтируется с началом следующей обмотки.
- Электродвигатель с обмотками, соединенными звездой работает более плавно, чем двигатель с соединением в треугольник.
- При соединении звездой мощность двигателя всегда ниже паспортной.
- При соединении в треугольник мощность двигателя почти в полтора раза выше, чем при соединении в звезду.
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:
В этой статье я хотел бы рассказать как изменяется мощность двигателя при схеме соединения обмоток звезда – треугольник и наоборот.
В связи со спецификой своей работы я сталкиваюсь с ремонтов различных асинхронных двигателей и в большинстве случаев выход из строя двигателя происходит при неправильном переключении обмоток двигателя, так как люди не понимают, как изменяется мощность двигателя при переключении с треугольника на звезду и обратно, и как это может отразится на работоспособности самого двигателя.
Известно [Л1. с. 34], что при соединении в звезду линейные токи Iл и фазные токи Iф равны между собой, при этом между фазным Uф и линейным напряжением Uл существует соотношение, где Uл = √3*Uф, в результате Uф = Uл/√3.
Исходя из этого, полная мощность определяется через линейные величины:
При схеме соединения в треугольник, фазные и линейные напряжения равны между собой Uл = Uф, при этом между токами существует соотношение: Iл = √3*Iф, в результате Iф = Iл/√3.
Исходя из этого, полная мощность определяется, как:
Для определения активной и реактивной мощности используются формулы:
Из-за того что формулы для схемы соединения звезды и треугольника имеют одинаковый вид, у мало опытных инженеров происходят недоразумения, будто вид соединения безразличен и ни на что не влияет.
Рассмотрим на примере, на сколько ошибочные данные утверждения. В данном примере будем рассматривать электродвигатель типа АИР90L2, который имеет две схемы подключения ∆/Y, технические характеристики двигателя:
- коэффициент мощности cosφ = 0,84;
- коэффициент полезного действия, η = 78,5%;
Определяем ток двигателя при напряжении 380 В и схеме соединения треугольник, мощность при таком соединении составляет 3 кВт:
Теперь соединим обмотки двигателя в звезду. В результате на фазную обмотку пришлось на 1,73 раза более низкое напряжение Uф = Uл/√3, соответственно и ток уменьшился в 1,73 раза, но так как при соединении в треугольник Uл = Uф, а линейный ток был в 1,73 раза больше фазного Iл = √3*Iф, то получается, что при соединении в звезду, мощность уменьшится в √3*√3 = 3 раза, соответственно и ток уменьшиться в 3 раза.
Из всего выше изложенного можно сделать, следующие выводы:
1. При переключении двигателя со звезды на треугольник, мощность двигателя увеличивается в 3 раза и наоборот. Использовать данные переключения, можно если схемы подключения двигателя позволяет выполнять переключения ∆/Y, в противном случае, двигатель может сгореть, когда Вы будете выполнять переключение со звезды на треугольник.
2. Как Вы уже поняли, используя схему переключения обмоток двигателя со звезды на треугольник, мы уменьшаем пусковые токи при пуске двигателя на пониженном напряжении, а затем его повышаем до номинального. Когда обмотки двигателя соединены в звезду, к каждой из них подводиться напряжение меньше номинального в 1,73 раза. В процессе пуска, двигатель увеличивает скорость вращения и ток снижается. В это время происходит переключение на треугольник.
Обращаю Ваше внимание, что двигатели, которые недогружены, работают с очень низким cosφ. Поэтому рекомендуется заменить недогруженный двигатель, на двигатель меньшей мощности. Если же у недогруженного двигателя, запас мощности велик, то cosφ можно поднять путем переключения обмоток с треугольника на звезду без риска перегреть двигатель.
Как мы видим ничего сложного нету в определении мощности при схеме звезда и треугольник.
Литература:
1. Звезда и треугольник. Е.А. Каминский, 1961 г.
Для работы электрического прибора, двигателя, трансформатора в трехфазной сети необходимо соединить обмотки по определенной схеме. Наиболее распространенными схемами соединения являются треугольник и звезда, хотя могут применяться и другие способы соединения.
Что представляет собой соединение обмоток звездой?
Трехфазный двигатель или трансформатор имеет 3 рабочих , независимых друг от друга обмоток. Каждая обмотка имеет два вывода — начало и конец. Соединение «звезда» подразумевает собой, что все концы трех обмоток соединяются в один узел, часто называемый нулевой точкой. Отсюда выходит и понятие — нулевая точка.
Начало каждой обмотки соединяются непосредственна с фазами питающей сети. Соответственно начало каждой обмотки соединяется с одной из фаз А, В, С. Между любыми двумя началами обмоток прилаживается фазное напряжение питающей сети, зачастую 380 или 660 В.
Что представляет собой соединение обмоток в треугольник?
Соединение обмоток в треугольник заключается в соединении конца каждой обмотки с началом следующей. Конец первой обмотки, соединяется с началом второй. Конец второй — с начало третей. Конец третей обмотки создает электрический контур, поскольку замыкает электрическую цепь.
При таком соединении к каждой обмотки прилаживается линейное напряжение, обычно равное 220 или 380 В. Такое соединение физически реализуется с помощью металлических перемычек, которые должны быть предусмотрены заводской комплектацией электрического оборудования.
Разница между соединением обмотки в треугольник и звезду
Основная разница заключается в том, что, используя одну питающую сеть, можно достигать разных параметров электрического напряжения и тока в приборе или аппарате. Конечно, данные способы соединения отличаются реализацией, но важна именно физическая составляющая отличия.
Наиболее часто применяется соединение обмоток в звезду, что объясняется щадящим режимом для электрического привода или трансформатора. При соединении обмоток в звезду, ток протекающий по обмоткам имеет меньшие значение нежели при соединении в треугольник. В тот момент, как напряжение больше на величину корня из 1,4.
Применение способа соединения треугольник, зачастую используется в случаях мощных механизмов и больших пусковых нагрузок. Имея большие показатели тока, протекающего по обмотки, двигатель получает большие показатели ЕДС самоиндукции, что в свою очередь гарантирует больший вращающий момент. Имея большие пусковые нагрузки и одновременно используя схему соединения звезда, можно нанести урон двигателю. Это связано с тем, что двигатель имеет меньшие значение тока, что приводит к меньшим показателям величины вращающегося момента.
Момент пуска такого двигателя и выход его на номинальные параметры может быть продолжительным, что может привести к тепловому воздействию тока, которые во время коммутации может превышать номиналы тока в 7-10 раз .
Преимущества соединения обмоток в звезду
Основные преимущества соединения обмоток в звезду заключаются в следующем:
- Понижения мощности оборудования с целью повышения надежности.
- Устойчивый режим работы.
- Для электрического привода такое соединение дает возможность плавного пуска.
Некоторое электрическое оборудование, которое не предназначены для работы на других способах соединения, имеет внутренне соединение концов обмоток. На клеммник выводится лишь три вывода, которые представляют собой начало обмоток. Такое оборудование легче в подключении и может монтироваться в отсутствии грамотных специалистов.
Преимущества соединения обмоток в треугольник
Основными преимуществами соединения обмоток в треугольник являются:
- Повышения мощности оборудования.
- Меньшие пусковые токи.
- Большой вращающийся момент.
- Увеличенные тяговые свойства.
Оборудование с возможностью переключения типа соединения со звезды на треугольник
Зачастую электрическое оборудование имеет возможность работать как на звезде, так и на треугольнике. Каждый пользователь должен самостоятельно определить необходимость соединения обмоток в звезду или треугольник.
В особо мощных и сложных механизмах, может применяться электрическая схема с комбинированием треугольника и звезды . В таком случае, в момент пуска, обмотки электрического двигателя соединяются в треугольник. После выхода двигателя на номинальные показатели, с помощью релейно-контакторной схемы треугольник переключается на звезду. Таким способом достигается максимальная надежность и продуктивность электрической машины, без риска нанести ей урон или вывести её из строя.
Посмотрите так-же интересное видео на эту тему:
Питание асинхронного электродвигателя происходит от трехфазной сети с переменным напряжением. Такой двигатель, при простой схеме подключения, оснащен тремя обмотками, расположенными на статоре. Каждая обмотка имеет сдвиг друг относительно друга на угол 120 градусов. Сдвиг на такой угол предназначен для создания вращения магнитного поля.
Концы фазных обмоток электродвигателя выведены на специальную «колодку». Выполнено это с целью удобства соединения. В электротехнике используют основных 2 метода подключения асинхронных электродвигателей: методом соединения “треугольника” и метод “звезды”. При соединении концов применяют специально предназначенные для этого перемычки.
Различия между «звездой» и «треугольником»
Исходя из теории и практических знаний основ электротехники, способ подключения «звезда», позволяет электродвигателю работать плавнее и мягче. Но при этом данный способ не позволяет выйти двигателю на всю мощность, представленную в технических характеристиках.
Соединив фазные обмотки по схеме «треугольник», двигатель способен быстро выйти на максимальную рабочую мощность. Это позволяет использовать по полной КПД электродвигателя, согласно техпаспорта. Но у такой схемы соединения есть свой недостаток: большие пусковые токи. Для уменьшения значения токов применяют пусковой реостат, позволяя осуществить более плавный пуск двигателя.
Соединение «звездой» и его преимущества
Каждая из трех рабочих обмоток электродвигателя имеет два вывода – соответственно начало и конец. Концы всех трех обмоток соединяют в одну общую точку, так называемую нейтраль.
При наличии нейтрального провода в цепи схему называют 4-х проводной, в противном случае, она будет считаться 3-х проводной.
Начало выводов присоединяют к соответствующим фазам питающей сети. Приложенное напряжение на таких фазах составляет 380 В, реже 660 В.
Основные преимущества применения схемы «звезда»:
- Устойчивый и длительный режим безостановочной работы двигателя;
- Повышенная надежность и долговечность, за счет снижения мощности оборудования;
- Максимальная плавность пуска электрического привода;
- Возможность воздействия кратковременной перегрузки;
- В процессе эксплуатации корпус оборудования не перегревается.
Существует оборудование с внутренним соединением концов обмоток. На колодку такого оборудования будет выведено всего лишь три вывода, что не позволяет применить другие методы соединения. Выполненное в таком виде электрооборудование, для своего подключения не требует грамотных специалистов.
Соединение «треугольником» и его преимущества
Принцип соединения «треугольник» заключается в последовательном соединении конца обмотки фазы А с началом обмотки фазы В. И дальше по аналогии – конец одной обмотки с началом другой. В итоге конец обмотки фазы С замыкает электрическую цепь, создавая неразрывный контур. Данную схему можно назвать было кругом, если бы не структура монтирования. Форму треугольника предает эргономичное размещение соединения обмоток.
При соединении «треугольником» на каждой из обмоток, присутствует линейное напряжение равное 220В или 380В.
Основные преимущества применения схемы «треугольник»:
- Увеличение до максимального значения мощности электрооборудования;
- Использование пускового реостата;
- Повышенный вращающийся момент;
- Большие тяговые усилия.
Недостатки:
- Повышенный ток пуска;
- При длительной работе двигатель сильно греется.
Метод соединения обмоток двигателя «треугольником» широко используется при работе с мощными механизмами и наличия высоких пусковых нагрузок. Большой вращающий момент создается за счет увеличения показателей ЭДС самоиндукции, вызванных протекающими большими токами.
Тип соединения «звезда-треугольник»
В сложных механизмах, зачастую используется комбинированная схема «звезда-треугольник». При таком переключении резко вырастает мощность, и если двигатель по техническим характеристикам не предназначен для работы по методу «треугольника», то он перегреется и сгорит.
Двигатели с повышенной мощностью обладают большими пусковыми токами, и как следствие при пуске часто вызывают перегорание предохранителей, отключению автоматов. Для снижения линейного напряжения в обмотках статора применяют автотрансформаторы, универсальные дросселя, пусковые реостаты или соединение типа «звезда».
В этом случае напряжение на соединении каждой обмотки будет в 1,73 раза меньше, следовательно, будет меньше и протекающий в этот период ток. Дальше происходит увеличение частоты и продолжение снижения показания тока. Тогда применяя релейно-контактную схему, произойдет переключение со «звезды» на «треугольник».
В итоге, используя данную комбинацию, получим максимальную надежность и эффективную продуктивность используемого электрического оборудования, не боясь вывести ее из строя.
Переключение «звезда-треугольник» допустимо для электродвигателей с облегченным режимом пуска. Этот метод неприменим, если необходимо понизить ток пуска и одновременно не снижать большой пусковой момент. В этом случае применяют двигатель с фазным ротором с пусковым реостатом.
Основные преимущества комбинации:
- Увеличение срока службы. Плавный пуск позволяет избежать неравномерности нагрузки на механическую часть установки;
- Возможность создания двух уровней мощности.
- В момент пуска электродвигателя , его ток пуска в 7 раз больше рабочего тока.
- Мощность в 1,5 раза больше при соединении обмоток методом «треугольника».
- Для создания плавного пуска и защиты от перегрузок двигателя , часто используются частотные провода.
- При использовании метода соединения «звездой» , особое внимание уделяют отсутствию «перекоса фаза», иначе оборудование может выйти из строя.
- Линейные и фазные напряжения при соединении «треугольник» – равны между собой, как и линейные и фазные токи в соединении «звездой».
- Для подключения двигателя к бытовой сети зачастую применяют фазосдвигающий конденсатор.
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. Большой пусковой ток также может вызвать ощутимые тепловые перегрузки обмотки электродвигателя, в результате чего происходит старение изоляции, ее повреждение и в конечном итоге может произойти сгорание двигателя.
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. Рисунок 1) концы обмоток статора соединяются вместе, соединение происходит в одной точке, называемой нулевой точкой или нейтралью. Трехфазное напряжение подается на начало обмоток.
Рисунок 1 — Схема подключения «звезда»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. Iл = Iф.
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;
Iф — фазный 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}} =220ВФазный ток равен линейному току и равен:
Iф=Iл=UфZ=22010=22AI _ф=I _л= {U _ф} over {Z } = {220} over {10} =22AПосле 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=65,8AСоответственно, 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.
Рисунок 3 — Временная диаграмма реле времени 80.82Рассмотрим 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. Для выхода двигателя на номинальный режим необходимо осуществить переключение обмоток статора на схему «треугольник». Схема переключения обмоток со «звезды» в «треугольник» реализована с помощью реле времени Finder 80.82, в котором устанавливается время разгона электродвигателя.
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
Читайте также:
Можно ли подключить двигатель 380 В к трехфазному 220 В? — Выставка
19 июля 2018 г.
Как подключить 380В к 220В? Можно ли подключить двигатель 380 В к трехфазному 220 В? Какая смена власти?
На паспортной табличке указано номинальное напряжение 380 В, а асинхронный двигатель, соединенный звездой, может быть преобразован в соединение треугольником путем преобразования обмотки в соединение треугольником. Источник питания — трехфазный двигатель 220В, мощность — постоянная.
Измените метод:
На рисунке ниже схематически изображена распределительная коробка двигателя. Левая сторона — это метод звездообразного соединения. Соединительный элемент снимается и принимает форму правильной фигуры.
Принцип:
Мы знаем, что ключом к нормальной работе двигателя является то, что номинальное напряжение подается на каждую фазную обмотку. Когда напряжение высокое, ток становится большим, и обмотка сгорает; если он низкий, ток слишком мал для создания достаточного крутящего момента.
Схема подключения обмотки двигателя при трехфазном соединении звездой 380 В показана на рисунке ниже.
Трехфазные обмотки соединены звездой, и линейное напряжение 380 В, приложенное к каждой фазе напряжения обмотки (фазное напряжение), составляет
380Vx1 / √3 = 220V.
Для двигателя, соединенного звездой, несмотря на то, что напряжение источника питания составляет 380 В, напряжение, получаемое каждой обмоткой, фактически составляет 220 В. Другими словами, фазное напряжение двигателя, подключенного звездой 380 В, составляет 220 В.
Когда обмотки двигателя соединены треугольником (принцип подключения см. На рисунке ниже), напряжение, получаемое каждой обмоткой, также составляет 220 В. Если напряжение питания по-прежнему составляет 380 В, очевидно, что фазное напряжение обмотки станет 380 В, и двигатель не будет работать должным образом.
Мощность двигателя двух соединений также не изменилась. Обмотки двух соединений одинаковы, напряжение 220 В, и, конечно же, ток, протекающий через обмотки, будет одинаковым, поэтому генерируемая мощность будет одинаковой.
На что следует обратить внимание при выборе источника питания для работы от трехфазного входа «TDK-Lambda UK Blog
Источники питания с номинальной мощностью более 2,500 Вт часто требуется трехфазный вход переменного тока высокого напряжения или есть возможность его использования. А нагрузка 3000 Вт, например, при работе от однофазного входа 230 В перем. потребляют 13А (3000Вт / 230В = 13А). Одна и та же нагрузка, работающая от трех входная фаза потребляет всего 4,3 А (3000 Вт / (400 В x √3) на фазу.
Использование трехфазного входа позволяет избежать использования проводов большого диаметра для проводки переменного тока, сильноточного разъема переменного тока или даже проводного (фиксированного) подключение к распределительному щиту. Это также снижает текущие проблемы с балансировкой. для трехфазного ввода объекта, что произойдет, если большое количество ток поступает от одной фазы.
При выборе блока питания очень важно знать где он будет работать и какие входные напряжения доступны. В Европе Трехфазное переменное напряжение составляет «согласованное» 400 В переменного тока.Собственно, напряжение на материке В Европе это 380 В переменного тока, а в Великобритании — 415 В переменного тока. Однако в США трехфазный напряжение может быть 208В или 480В.
В большинстве стран электростанции производят и передавать высокое напряжение в трехфазной схеме треугольника (см. рисунок 1) на несколько трансформаторы местных подстанций. Здесь он понижается по напряжению и подается на конечный потребитель. Обратите внимание, что конфигурация Delta использует только три провода и не имеет нейтральный или заземляющий провод. Это позволяет сэкономить на дополнительных проводах, которых нет. необходимо во время передачи.
Рисунок 1: Конфигурация дельтаЕсли взять в качестве примера Великобританию, трансформатор электросети, расположенный рядом с объектом, будет получать 11 кВ в конфигурации дельта от национальной энергосистемы. Понижающий трансформатор преобразует конфигурацию Delta в трехфазную, четырехпроводную конфигурацию звезды или звезды (Рисунок 2) для подключения к распределительной панели объекта, показанной на Рисунке 3. Как объяснялось ранее, 380 В / 220 В переменного тока в основном используются в континентальной Европе. , 415/240 В переменного тока в Великобритании.
Рис. 2: 380/415 В переменного тока, конфигурация звезды (звезда) Рис. однофазное и трехфазное питание 380/415 В переменного тока (измерение между фазами), 220/240 В переменного тока доступно при подключении к одной из линий (L1, L2 или L3) и нейтральный Н.380/415 В переменного тока используется для нагрузок среднего размера, обычно более высоких чем 5кВт. Это могут быть большие печи, испытательное оборудование и камеры для сжигания, или станки для металлообработки, лазерной резки и аддитивного производства. 220/240 В переменного тока используется для нагрузок менее 5 кВт и обычные настенные розетки.
В США предприятие получит дельту 480 В переменного тока. трехпроводное питание от местной подстанции (см. рисунок 4).
Рисунок 4: Типовое распределение электроэнергии в США.Понижающие трансформаторы Delta-Wye используются для обеспечения питания к нагрузкам менее 25кВт.Это обеспечивает одно-, трехфазное и однофазное напряжение 208 В переменного тока. фаза 120 В переменного тока (рисунок 5). В отличие от Европы оборудование, требующее большого количества мощность будет использовать три фазы 480Vac Delta напрямую, без ступенчатого переключения вниз с помощью трансформатора, что снижает затраты, энергию и пространство в производственном цехе.
Рис. 5: 208 В переменного тока, конфигурация звезды, фазаTDK-Lambda, серия GENESYS + ™, программируемая мощность от 1500 Вт до 15 кВт от TDK-Lambda. блоки питания предлагают широкий выбор диапазонов входного напряжения в зависимости от уровень выходной мощности.
На более высокомощном GENESYS + ™, если только работа в Европе требуется, тогда будет выбран трехфазный вход от 342 до 460 В переменного тока для 400 В номинальный ввод. Если для энергосистемы также желателен экспорт в США, тогда следует выбрать расширенный входной диапазон от 342 до 528 В переменного тока. Трехфазный вход для GENESYS + ™ подходит как для трехпроводного соединения треугольником, так и звездой, плюс земля.
В качестве альтернативы, если система строится только для Если используется США, то необходимо заранее определить, будет ли трехфазное напряжение 208 или 480 В переменного тока. быть нужным.
Промышленные блоки питания серии TPS4000 мощностью 4000 Вт источники питания также принимают входное напряжение от 350 до 528 В переменного тока, треугольник или звезду 3 и могут быть используется и на международном уровне.
Если важно глобальное использование, рекомендуется проверить, есть ли источник питания будет работать как от высоковольтного соединения треугольником, так и звезды. Ниже продукты могут работать только с подключением треугольником 230 В переменного тока или звездой на 400 В переменного тока. источник. Это может вынудить конечного потребителя потребовать установки большого, дорогой понижающий трансформатор.
(PDF) Простой метод использования стандарта соединения треугольником трехфазного асинхронного двигателя при однофазной сети
Международный журнал инженерных тенденций и технологий (IJETT) — Том 15, номер 9 — сентябрь 2014 г.
ISSN: 2231 -5381 http://www.ijettjournal.org Страница 447
Рис. 10 Блок управления стандартным трехфазным асинхронным электродвигателем
, подключенным по схеме треугольника, для работы от однофазного питания
В.ВЫВОДЫ
Из проведенного исследования можно резюмировать
следующим образом.
1. Метод, который использовался в этом исследовании, может хорошо работать для работы по схеме треугольника
стандарт 3-фазного асинхронного двигателя на однофазном питании
при нагрузке до 66% от его
3- номинальный рейтинг фазы.
2. Метод может работать с двигателем при коэффициенте мощности
, близком к единице, более высоком КПД
(99,759%) и более низкой гармонике
искажение
ПОДТВЕРЖДЕНИЕ
Я выражаю благодарность команде лаборатории
инженеров-электротехников из «Institut Teknologi
Padang», которые помогли этому исследованию успешно провести
.Я также хотел бы поблагодарить
‘Kopertis Wilayah X’ из Индонезии, которые профинансировали
этого исследования.
ССЫЛКИ
[1] Энтони, З., Тумиран и Берахим, Х, «Характеристики асинхронного двигателя 3-
при работе от однофазного источника питания 1-fasa dengan
menggunakan kapasitor) », Журнал Teknosain UGM, т. 16 нет. 1,
с.1–12, январь 2003 г.
[2] Энтони З., 2004, «Анализ цепи рабочего конденсатора по методу двигателя
Semihex ™ (анализатор двигателя
Semihex ™)», в Proc. Конференция SNVMS 2004, 2004, стр. 637-
641.
[3] Энтони, З., «Конструкция цепи пускового конденсатора для работы асинхронных двигателей 3-
на однофазной сети (Perencanaan kapasitor
start Untuk mengoperasikan motor индуктивность 3-фазная система тенага 1-
фаза) », Journal of Momentum ITP, vol.2 шт. 2, pp. 9-13, Aug. 2004.
[4] Энтони З., «Конструкция системы управления с двойным функционалом для работы с трехфазным асинхронным двигателем
(Perancangan sistem kendali dual playsi
pengoperasian motor индуктивность 3- fasa) », Журнал Momentum ITP, т.
3 шт. 2, стр. 58-63, август 2005 г.
[5] Энтони З., «Конструкция цепи работы конденсатора для работы асинхронных двигателей 3-
на однофазной сети (Perancangan kapasitor
jalan untuk pengoperasian motor индукции 3-fasa pada sistem tenaga 1-
fasa) », Журнал Teknik Elektro UK Petra, vol.8 нет. 1, pp. 46-51,
March 2008.
[6] Энтони З, «Конденсаторная батарея Влияние на пусковой ток асинхронного двигателя с фазами 3-
(Pengaruh penggunaan kapasitor perbaikan
faktor daya terhadap arus пуск двигателя индукси 3-фаса), Журнал
Teknik Elektro ITP, вып. 2 шт. 1, стр. 26–32, январь 2013 г.
[7] Энтони З., «Простой метод работы трехфазного индукционного двигателя
от однофазного источника питания (для стандарта соединения звездой)»
International Journal инженерных тенденций и технологий (IJETT),
т.5 шт. 1, ноябрь 2013 г., стр. 13–16.
[8] Бадр М.А., Алолах А.И. и Халим Абдул М.А., «Конденсаторный пуск трехфазного асинхронного двигателя
», Транзакция IEEE по преобразованию энергии, вып.
10 шт. 4, стр. 675-680, декабрь 1995 г.
[9] Хуанг Х., Фукс Э. Ф. и Уайт Дж. К. «Оптимальное размещение конденсатора пробега
в конструкции однофазного асинхронного двигателя», транзакции IEEE
по преобразованию энергии , Vol. 3, вып. 3, стр. 647-652, сентябрь 1988 г.
[10] Щеда, Ф. А., Эксплуатация трехфазных двигателей на однофазном питании, EC&M,
, январь 1985 г., стр. 40-41.
[11] Смит, О.Дж., «Большой недорогой однофазный двигатель SemihexTM», IEEE
Trans. по преобразованию энергии, т. 14 нет. 4, pp. 1353-1358, 1999 ,.
Зуриман Энтони — преподаватель
в «Institut Teknolgi
Padang» (Институт технологий
Паданга) на кафедре электротехники
.Его
исследования, интересующиеся электрооборудованием
Машины и управление. Он
получил степень магистра в Гадже
Университета Мада, Джокьякарта,
Индонезия в 2002 году. Он всегда активно участвовал во многих
исследованиях трехфазных асинхронных двигателей.
Односкоростные двигатели с двенадцатью выводами | электрическое оборудование
12-выводное соединение (с номерами от 1 до 12) будет иметь шесть пар выводов, которые соединяются друг с другом. Рисунок 5.56 показывает соединение. Разница между этим соединением и соединением с девятью выводами состоит в том, что конец каждой фазы (T10, T11 и T12) доступен в соединительной коробке двигателя.
12-выводный двигатель может быть подключен к четырем различным напряжениям: звезда-треугольник, треугольник, два звезды и различные методы запуска с частичной обмоткой.
Рисунок 5.57 — соединение по схеме «два треугольника» с самым низким номинальным напряжением. Независимо от номинального напряжения подключения по схеме «два треугольника» номинальное напряжение подключения по схеме «два треугольника» равно 1.73 (квадратный корень из 3) раз больше напряжения (рис. 5.58). В этом случае, если соединение «два треугольника» рассчитано на 220 вольт, 220 x 1,73 = 380. Соединение «два треугольника» рассчитано на 380 вольт.
РИСУНОК 5.56. 12-значная последовательность нумерации, используемая в США.
РИСУНОК 5.57 Соединение с самым низким напряжением для 12-выводного двигателя — два треугольника.
РИСУНОК 5.58. Номинальное напряжение для соединения «два звезды» в 1,73 раза больше, чем при соединении «треугольник».
РИСУНОК 5.59. Номинальное напряжение при подключении по схеме «один треугольник» в два раза больше, чем при подключении по схеме «два треугольника».
Если соединение по схеме «два треугольника» (параллельное соединение) рассчитано на 220 вольт, то при подключении по схеме «один треугольник» (соединение последовательно) номинальное напряжение составляет 440 вольт (рис. 5.59).
Если соединение «звезда» (параллельное) рассчитано на 380 В, то при подключении «звезда» (последовательно) — на 760 В (рис. 5.60).
12-выводное соединение может использоваться как пуск части обмотки при двух напряжениях. К нему можно подключить два треугольника для запуска и два треугольника для работы (при работе с напряжением два треугольника).Его также можно подключить по схеме «звезда» и «треугольник» (при работе от напряжения «звезда»).
Еще один метод пуска (который стал возможным благодаря 12-выводному соединению) — это пуск по схеме «один треугольник» и «ход по двум звездам». Это соединение будет производить пусковой крутящий момент на 40 процентов больше, чем соединение звезда-треугольник. (Для увеличения пускового момента потребуется более высокий пусковой ток.)
РИСУНОК 5.60 Номинальное напряжение для соединения «звезда» в два раза больше, чем для соединения «звезда».
Рабочее напряжение должно соответствовать соединению «звезда» и может потребовать перемотки двигателя для этого напряжения.
Двухскоростные двигатели с двойным напряжением
Соединение с двойным напряжением редко встречается в двухскоростных двигателях. Как показано на следующей схеме, двухскоростные двигатели с двойным напряжением требуют 18 выводов. Схемы на рис. 5.61, 5.62 и 5.63 (a и b) — соединения с двойным напряжением с постоянным крутящим моментом, постоянной мощностью и переменным крутящим моментом соответственно.
Двухскоростная обмотка с двойным подключением напряжения не может использоваться с другой обмоткой. Существует много параллельных цепей с замкнутым контуром, в которых двухскоростной двигатель с двойным напряжением подключен к низкому напряжению (5.63b). Все замкнутые цепи должны быть разомкнуты, когда эта обмотка не используется.
Европейские соединения
Система маркировки Международной электротехнической комиссии (МЭК) используется в Европе и Великобритании. На рисунках 5.64 и 5.65 показана эта система маркировки. Большая часть оборудования, привезенного в США из Европы и Великобритании, оснащена двигателями с такой системой нумерации.
На рисунках 5.66 и 5.67 показаны бывшие европейские соединения для двигателей со звездами-треугольником и 12-выводными двигателями. На рисунках 5.68 и 5.69 показаны соединения, бывшие в Великобритании для двигателей со звездой-треугольником и 12-выводным электродвигателем.
Большинство этих двигателей рассчитано на работу на частоте 50 Гц. Номинальная мощность обычно указывается в киловаттах. (Преобразование в 60 Гц было объяснено ранее в этой главе, в разделе «Работа трехфазного двигателя.
Входящие поисковые запросы:
Соединения клеммной коробки электродвигателя
В Великобритании номинальное напряжение составляет 400 вольт, 3 фазы, 50 Гц.Обычно на паспортных табличках электродвигателей мы видим 220–240 / 380–415 вольт для двигателей меньшего размера или 380–415 / 660–720 вольт для двигателей большего размера.Небольшие двигатели обычно используются с прямым пуском, поскольку пусковой ток не является проблемой. Имея двигатель 230/400 В, треугольник / звезда, мы можем использовать либо напряжение, либо однофазный входной инвертор, который имеет трехфазный выход 230 В на двигатель.
Более крупные двигатели можно запускать напрямую, но большой пусковой ток может быть проблемой, поэтому традиционно используется пускатель звезда / треугольник, и это должно быть исполнение по схеме треугольник / звезда на 400/690 Вольт.
Во многих случаях сейчас мы видим использование устройств плавного пуска и инверторов, которые по своей сути снижают пусковой ток до более управляемых уровней.
Не существует стандарта, который бы указывал, где это переключение, но обычно это около 4 кВт, и двигатели, большие или маленькие, могут быть изготовлены для любой конфигурации.
При поиске замены двигателя
необходимо учитывать следующее.- При каком напряжении питания будет работать двигатель?
- Какой способ запуска мне нужен?
Если это запасной двигатель, не предполагайте, что это будет то же соединение, что и у оригинала.Перед подключением всегда проверяйте паспортную табличку на предмет способа подключения.
При замене электродвигателя самым важным является правильное подключение клеммной коробки к требуемому напряжению перед запуском электродвигателя в работу.
Ниже представлена схема соединений звезда / треугольник. Соединение звездой для 400 В для стандартных двигателей IEC от 0,09 кВт до 3 кВт и 690 В для двигателей мощностью 4 кВт и выше. Соединение треугольником для 230 В для стандартных двигателей IEC от 0,09 кВт до 3 кВт и 400 В для двигателей мощностью 4 кВт и выше.
Соединение ЗВЕЗДА И ТРЕУГОЛЬНИК
Трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором
Чтобы изменить направление вращения, поменяйте местами любые два впускных провода срока службы (L1, L2, L3)
Grantham Electrical может помочь вам найти решение для большинства требуемых напряжений и частот. В качестве альтернативы мы можем предложить перемотку или получить новый двигатель в соответствии с вашими конкретными требованиями.Обращайтесь: nigel.skeith@granelect для получения дополнительной информации.
Зависимость дельты двигателя от Y [Текст] — PLCS.net
jraef
20 февраля 2014 г., 10:55
Привет всем — сразу перейду к делу:Проблема: у клиента есть китайские машины со всеми двигателями на 220 или 380, но складская распределительная система — 208.
Предыстория: с двигателями, настроенными как треугольник (220), кажется, что двигатели работают нормально. Некоторые из двигателей, которые все еще настроены как Y (380), похоже, работают нормально, за исключением эффекта «плавного пуска» от более низкого напряжения.
Вопрос: Можно ли оставить двигатели, подключенные по схеме Y (380), к распределительной системе 208?
Любая помощь будет приветствоваться.
Конечно, если они сильно недогружены. Что-нибудь с нагрузкой более 60% с причиной перегрева и преждевременного выхода из строя
Так что обратите внимание на то, что здесь говорит Дик (хотя я думаю, что он немного щедр на 60%).
Что происходит, так это то, что снижение эффективного напряжения (из-за соединения звездой) вызывает уменьшение крутящего момента двигателя на ту же величину. Таким образом, при соединении звездой это эффективное напряжение на обмотках уменьшается на кв. из 3 или 1/1.732, что составляет 0,58 (DickDVs 60%). Базовая синхронная скорость остается прежней, потому что вы не изменили частоту или количество полюсов, поэтому без нагрузки он «будет работать хорошо, за исключением эффекта« плавного пуска »от более низкого напряжения», но часто это ложное ощущение. безопасности. Это связано с тем, что, что хуже, чем прямая потеря рабочего крутящего момента, ПИКОВЫЙ крутящий момент, который используется двигателем для ВОССТАНОВЛЕНИЯ после ступенчатого изменения нагрузки, уменьшается на КВАДРАТ изменения напряжения, поэтому двигатель теперь способен только на 33 % (.58 в квадрате) от его номинального пикового крутящего момента, и либо не сможет разогнаться под нагрузкой, либо, если ему удастся, упадет в очень сильное скольжение под нагрузкой и потянет слишком большой ток, перегружая двигатель или часто просто глохнет. Затем, если ваше реле OL установлено слишком высоко из-за того, что вы используете неправильные значения, основанные на паспортной табличке и приложенном напряжении, вы часто получаете сгоревший двигатель. Пока вы не получите ПОЛНУЮ НАГРУЗКУ на этом двигателе, то, что вы наблюдаете при первоначальном тестировании без нагрузки, абсолютно ничего не значит.
Единственное БЕЗОПАСНОЕ практическое правило при подключении двигателя, предназначенного для соединения треугольником, но использующего соединение звездой, — это снизить нагрузку на него до 33% от номинальной.Если это так, вы могли бы использовать двигатель гораздо меньшего размера, поэтому можно с уверенностью сказать, что он не будет работать.
Кстати, нет причин, по которым вы не можете использовать простые перемычки вместо этих перемычек. Просто обожмите несколько клемм с кольцевым язычком или вилкой на маленьких отрезках провода, вот что я делаю.
Второстепенная проблема, не поднятая до позднего времени: 50 Гц против 60 Гц.
Расчетный (номинальный) крутящий момент двигателя напрямую связан с напряжением и частотой, указанными на паспортной табличке, поэтому соотношение может быть выражено как «отношение В / Гц».Пока вы остаетесь в пределах + -10% от этого отношения, двигатель будет работать в пределах спецификации. Итак, если вы используете двигатель, рассчитанный на 380 В, 50 Гц, это соотношение составляет 7,6 В / Гц. Если вы подадите на него 460 В, соотношение будет 7,67 В / Гц, так что проблем нет. Но при подключении для работы 230 В (звезда) расчетное соотношение составляет 4,6: 1, но если вы примените к нему 208 В при 60 Гц, это соотношение составит всего 3,47: 1, поэтому вы сильно недофлюсируете обмотки двигателя, и они будут производить меньше. крутящий момент, скольжение будет увеличиваться под нагрузкой, и двигатель будет перегреваться, выполняя ту же работу.Таким образом, даже если они подключены к правильному напряжению, увеличение скорости и УМЕНЬШЕНИЕ крутящего момента означает, что ваши двигатели действительно способны только в лучшем случае, на 80% от их номинальной мощности, а возможно, и на меньшую. В то же время, если ЛЮБОЙ из ваших двигателей является центробежным насосом или вентилятором, увеличение скорости приводит к увеличению потока, что затем, согласно законам афинности, означает, что МОЩНОСТЬ, требуемая нагрузкой, будет увеличиваться на КУБЕ изменение скорости. Таким образом, при простом увеличении скорости на 20% из-за изменения 50 Гц на 60 Гц НАГРУЗКА насоса или вентилятора на этом двигателе увеличивается до 172% от первоначальной конструкции! Поэтому, если ваш китайский производитель серьезно не завышает размеры двигателей для нагрузки, любая из этих проблем может представлять значительный риск преждевременного отказа двигателей.Учитывая, что они неправильно подключили двигатели и, по-видимому, волей-неволей имеют смешанное номинальное напряжение, я бы не стал делать ставку на то, что у этой предусмотрительности будет много шансов, что это произойдет.
Поскольку 208 В не используется нигде, кроме областей с 60 Гц, вполне вероятно, что эти двигатели находятся в пределах допуска при подключении к 208 В 60 Гц.
Ваша единственная безопасная ставка — установить частотно-регулируемый привод на каждый двигатель (кроме двигателей на 208 В), затем подключить их и запустить на номинальном напряжении и частоте, указанном на паспортной табличке.Альтернатива 2 — выбросить это китайское барахло и заменить все двигатели на те, которые предназначены для использования здесь, а затем отдельно заняться проблемами изменения скорости. Если есть насосы или вентиляторы, вам также придется найти способ снизить расход до проектной скорости.
В итоге получается, что ваш заказчик получил то, за что заплатил: дешевую машину, разработанную некомпетентными инженерами-подражателями, если хоть какие-то инженеры участвовали в процессе.
Caveat Emptor!
[PDF] Глава 20 — Скачать PDF бесплатно
Скачать главу 20…
ГЛАВА 20 ТРЕХФАЗНЫЕ СИСТЕМЫ Упражнение 112, стр. 327 1. Три нагрузки, каждая с сопротивлением 50 Ом, подключены звездой к трехфазному источнику питания 400 В. Определите (а) фазное напряжение, (б) фазный ток и (в) линейный ток.400 В, трехфазное питание означает, что напряжение сети 400 В. (a) Для соединения звездой VL 3 VP Следовательно, фазное напряжение, VP
(b) Фазный ток, IP
VL 400 = 231 V 3 3
VP 231 = 4.62 ARP 50
(c) Для соединения звездой IP IL Следовательно, линейный ток, IL = 4.62 A
2. Нагрузка, соединенная звездой, состоит из трех одинаковых катушек, каждая с индуктивностью 159,2 мГн и сопротивлением 50 Ом. Если частота сети составляет 50 Гц, а сетевой ток составляет 3 А, определите (а) фазное напряжение и (б) сетевое напряжение. Индуктивное реактивное сопротивление, XL = 2πfL = 2π (50) (159,2 × 10-3) = 50 Импеданс каждой фазы, Zp = Для соединения звездой, IL = Ip =
R 2 XL2 =
502 502 = 70,71
Vp Zp
Следовательно, фазное напряжение, Vp = Ip Zp = (3) (70.71) = 212 В Напряжение сети,
ВL =
3 Вп =
3 (212) = 367 В
3. Три идентичных конденсатора подключены звездой к трехфазному источнику питания 400 В, 50 Гц. Если линейный ток составляет 12 А, определите емкость каждого из конденсаторов. © John Bird Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом
251
Для звездообразного соединения IL 12A IP
VL 3 VP, следовательно, VP XC
VL 400 = 231 V 3 3
VP 231 19,25 IP 12
и емкость, C =
, таким образом,
1
1 19.25 2 f C
2 50 19,25
= 165,4 F
4. Три катушки, каждая с сопротивлением 6 и индуктивностью LH, подключены звездой к 3-фазному источнику питания 415 В, 50 Гц. поставка. Если линейный ток равен 30 А, найдите значение L. Для соединения звездой IL 30A IP
VL 3 VP, следовательно, VP ZL
VL 415 = 239,6 В 3 3
VP 239,6 7,987 IP 30
XL 7,987 2 R 2 7,987 2 62 = 5,272 Ом
, откуда, следовательно, и
R 2 XL 2 7.987
таким образом,
5,272 = 2π f L индуктивность, L =
5,272 = 16,78 мГн 2 50
5. Трехфазная 4-проводная система с звездой, 400 В, питает три резистивные нагрузки. мощностью 15 кВт, 20 кВт и 25 кВт в красной, желтой и синей фазах соответственно. Определите ток, протекающий в каждом из четырех проводников.
Для системы, соединенной звездой, VL 3 VP
, откуда VP
Power, P = VI для резистивной нагрузки, следовательно, I
Таким образом,
IR
VL 400 = 230.94 В 3 3
PV
PR 15000 = 64,95 A, VR 230,94
IY
PY 20000 = 86,60 A VY 230,94
© John Bird Опубликовано Taylor and Francis
252
и IB
PB 25000 = 108,25 A VB 230,94
Векторная диаграмма трех токов показана на (i) ниже. Фазориальное сложение дает диаграмму (ii) ниже, где I N — ток нейтрали.
(i)
(ii)
Общий горизонтальный компонент = 64.95 cos 90 + 108,25 cos 210 + 86,60 cos 330 = — 18,75 Общая вертикальная составляющая = 64,95 sin 90 + 108,25 sin 210 + 86,60 sin 330 = — 32,475 Следовательно, величина тока нейтрали, IN = 18,752 32,4752 = 37,50 A
© John Bird Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом
253
Упражнение 113, стр. 329 1. Три нагрузки, каждая с сопротивлением 50 Ом, подключены по схеме треугольника к трехфазной сети 400 В. Определите (а) фазное напряжение, (б) фазный ток и (в) линейный ток. (a) Для соединения треугольником, VL VP Так как VL = 400 В, то фазное напряжение, VP = 400 В (b) Фазный ток, IP
VP 400 = 8A RP 50
(c) Для треугольника подключение, линейный ток, IL 3 IP 3 8 = 13.86 A
2. Три индуктивные нагрузки, каждая с сопротивлением 75 Ом и индуктивностью 318,4 мГн, подключены по схеме треугольника к трехфазному источнику питания 415 В, 50 Гц. Определите (а) фазное напряжение, (б) фазный ток и (в) линейный ток. (a) Для соединения треугольником, VL VP Так как VL = 410 В, то фазное напряжение, VP = 415 В (b) Полное сопротивление фазы, ZP R 2 XL 2 = фазный ток, IP
75
2
2 50 318,4 103
2
752 1002 125
VP 415 = 3.32 A ZP 125
(c) Для соединения треугольником, линейный ток, IL 3 IP 3 3,32 = 5,75 A
3. Три идентичных конденсатора подключены треугольником к сети 400 В, 50 Гц, 3- фазное питание. Если линейный ток составляет 12 А, определите емкость каждого из конденсаторов.
IL 12 6,93 A 3 3 © John Bird Опубликовано Тейлор и Фрэнсис
Для соединения треугольником IL 3 IP, следовательно, IP
254
VL VP = 400 V XC
VP 400 57,74 IP 6.93
и емкость, C =
, таким образом,
1
2 50 57,74
1 57,74 2 f C
= 55,13 F
4. Три катушки, каждая с сопротивлением 6 и индуктивность LH соединены треугольником с 3-фазным питанием 415 В, 50 Гц. Если линейный ток равен 30 A, найдите значение L.
Для соединения треугольником IL 3 IP, следовательно, IP
IL 30 17,32 A 3 3
VL VP = 415 В ZP
VP 415 23,96 IP 17.32
, откуда
, таким образом, 23,96 =
XL 23,962 62 23,197
Следовательно, индуктивность, L =
R 2 XL2 62 XL2, т.е. 2π f L = 23,197 Ом
23,197 = 73,84 мГн 2 50
5. Трехфазный генератор, подключенный звездой, подает линейный ток 65 А на сбалансированную нагрузку, подключенную по схеме треугольника, при линейном напряжении 380 В. Рассчитайте (а) фазное напряжение генератора переменного тока, (b) фазный ток генератора и (c) ток фазы нагрузки.
(а) В звезду, ВЛ 3 ВП
, откуда, фазное напряжение генератора, ВП
ВЛ 380 = 219.4 В 3 3
(b) В звезду, IP IL, следовательно, фазный ток генератора = 65 A (c) В треугольнике, IL 3 IP, от которого, фазовый угол нагрузки, IP
IL 65 = 37,53 A 3 3
© John Bird Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом
255
6. Три конденсатора по 24 мкФ соединены звездой через трехфазный источник питания 400 В, 50 Гц. Какое значение емкости должно быть подключено по схеме треугольника, чтобы обеспечить такой же линейный ток?
В звезде VL 3 VP, следовательно, VP XC
VL 400 = 230.94 В 3 3
1 1 = 132,63 2 f C 2 50 24 106
Следовательно,
IP
VP 230,94 = 1,741 A = сетевой ток для соединения звездой . XC 132,63
В дельте, если IL 1,741 3 IP, следовательно, IP
1,741 = 1,00517 A 3
VP VL 400 = 397,94 IP IP 1.00517
397,94 =
XC4, начиная с
,т.е.
емкость в дельте, C =
1 2 f C
1 = 8 F 2 50 397.94
© John Bird Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом
256
Упражнение 114, стр. 331 1. Определите общую мощность, рассеиваемую тремя резисторами 20 Ом при соединении (a) звездой и (b) треугольником до 440 Ом. V, 3-х фазное питание.
(a) В звездочке VL 440V 3 VP, следовательно, VP
и
IP
VP 254 12,70 A IL RP 20
Следовательно, в звездочке мощность P = или
440 254 В 3
3 VL IL cos 3 440 12,70 cos 0 = 9.68 кВт
P = 3I P 2 RP 3 12,70 20 = 9,68 кВт 2
(b) В треугольнике, VL VP 440 В
и
IP
VP 440 22 A RP 20
IL 3 IP 3 22 = 38,11 A Следовательно, в треугольнике, мощность, P =
3 VL IL cos 3 440 38,11 cos 0 = 29,04 кВт
P = 3I P 2 RP 3 22 20 = 1350 Вт = 29,04 кВт 2
или
2. Определите мощность, рассеиваемую в цепи задачи 2, упражнение 112, стр. 327.
X 50 Фазовый угол цепи, ϕ = tan 1 L tan 1 tan 1 1 45 50 R
Power, P = или
3 VL IL cos 3 367 3 cos 45 = 1348 Вт = 1.35 кВт P = 3I P 2 RP 3 3 50 = 1,35 кВт 2
3. Сбалансированная нагрузка, подключенная по схеме треугольника, имеет линейное напряжение 400 В, линейный ток 8 А и запаздывающий коэффициент мощности 0,94. Нарисуйте полную векторную диаграмму нагрузки. Какая общая мощность рассеивается нагрузкой?
© Джон Берд Опубликовано Тейлор и Фрэнсис
257
Если коэффициент мощности равен 0,94, то 0,94 = cos ϕ
, откуда ϕ = cos 1 0,94 = 19,95º
Напряжение сети = фазное напряжение = 400 В Линейный ток = 8 A
Фазный ток =
8 = 4.62 A 3
Из приведенной выше диаграммы IR IRY IBR, IY IYB IRY и IB IBR IYB Полная векторная диаграмма показана ниже, с линейным током, отстающим от линейного напряжения на 19,95º
Power, P =
3 VL IL cos 3 400 8 0,94
, поскольку коэффициент мощности = cos ϕ
= 5210 Вт = 5,21 кВт © John Bird Опубликовано Taylor and Francis
258
4 Три индуктивные нагрузки, каждая из которых имеет сопротивление 4 Ом и реактивное сопротивление 9 Ом, соединены треугольником.При подключении к трехфазной сети нагрузки потребляют 1,2 кВт. Рассчитайте (а) коэффициент мощности нагрузки, (б) фазный ток, (в) линейный ток и (г) напряжение питания.
(a) Фазовое сопротивление, ZP 42 92 9,849 X 9 и фазовый угол, tan 1 L tan 1 66.04 4 R
Следовательно, коэффициент мощности нагрузки = cos = cos 66,04 = 0,406, т.е. 1,2 103 3IP 2 4
(б) Мощность, P = 3I P 2 RP
, откуда, фазный ток, IP
1200 = 10 A 3 (4)
(c) В треугольник, линейный ток, IL 3 (10) = 17.32 A (d) Мощность, P = от которой,
3 VL IL cos
т.е.
1200 =
напряжение питания, VL
3 VL (17,32) (0,406)
1200 = 98,53 V 3 (17.32) (0.406)
5. Входное напряжение, ток и мощность двигателя измеряются как 415 В, 16,4 А и 6 кВт соответственно. Определите коэффициент мощности системы.
Мощность, P = откуда,
3 VL IL cos
т.е.
6000 =
3 (415) (16,4) cos
cos = коэффициент мощности системы =
6000 = 0.509 3 (415) (16,4)
6. A 440 В, 3-фазный переменный ток Двигатель имеет выходную мощность 11,25 кВт, работает с отставанием 0,8 мощности и КПД 84%. Если двигатель соединен треугольником, определите (а) потребляемую мощность, (б) линейный ток и (в) фазный ток.
© John Bird Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом
259
(a) КПД =
из которых,
(b) Мощность, P =
выходная мощность входная мощность
т.е.
входная мощность =
0.84 =
11250 потребляемая мощность
11250 = 13393 Вт или 13,39 кВт 0,84
3 VL IL cos следовательно, линейный ток, IL
(c) В дельте, IL 3 IP
откуда, фазный ток , IP
P 13393 = 21,97 A 3 VL cos 3 440 0,80
IL 21,97 = 12,68 A 3 3
© Джон Берд Опубликовано Тейлор и Фрэнсис
260
Упражнение 115, Page 336
1. Два ваттметра подключаются для измерения входной мощности к сбалансированной трехфазной нагрузке.Если показания ваттметра составляют 9,3 кВт и 5,4 кВт, определяют (а) общую выходную мощность и (б) коэффициент мощности нагрузки
(а) общую входную мощность, P = P1 + P2 = 9,3 + 5,4 = 14,7 кВт (b) ) tan =
P P 3 1 2 = P1 P2
9,3 5,4 3 = 9,3 5,4
3,9 3 = 0,459524 14,7
Следовательно, = tan 1 (0,459524) = 24,68o Коэффициент мощности = cos = cos 24,68o = 0,909
2. Метод двух ваттметров определяет, что 8 кВт является потребляемой мощностью для 3- фазный двигатель.Определите показание каждого ваттметра, если коэффициент мощности системы составляет 0,85
Рабочий в киловаттах,
8 = P1 P2
Если коэффициент мощности = 0,85, то
cos = 0,85
и
tan = tan 31,79 = 0,6197
Следовательно,
tan = 0,6197 =
, откуда
и фазовый угол = cos 1 0,85 = 31,79
P P P P 3 1 2 3 1 2 8 P1 P2 P1 P2
Сложение уравнений (1) и (2) дает: откуда,
(1)
0.6197 8 3
= 2,862
(2)
2 P1 10,862 P1
10,862 = 5,431 кВт 2
и из уравнения (1) P2 8 5,431 = 2,569 кВт. из двух ваттметров: 5,431 кВт и 2,569 кВт
© John Bird Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом
261
3. Когда метод двух ваттметров используется для измерения входной мощности сбалансированной нагрузки, показания на ваттметры 7,5 кВт и 2,5 кВт, подключения к одной из катушек на счетчике 2.5 кВт необходимо реверсировать. Определите (a) общую потребляемую мощность и (b) коэффициент мощности нагрузки
Так как реверсивный переключатель на ваттметре должен был работать, показание 2,5 кВт принимается как — 2,5 кВт (a) Полная входная мощность, P = P1 + P2 = 7,5 + (- 2,5) = 5 кВт (б) tan =
P P 3 1 2 = P1 P2
7,5 (2,5) 3 = 7,5 (2,5)
10 3 2 3 5
Угол = tan 1 (2 3) = 73,90o Коэффициент мощности = cos = cos 73,90o = 0.277 4. Три одинаковые катушки, каждая с сопротивлением 4,0 Ом и индуктивным сопротивлением 3,46 Ом, соединены (a) звездой и (b) треугольником через трехфазный источник питания 400 В. Рассчитайте для каждого подключения показания на каждом из двух подключенных ваттметров, чтобы измерить мощность методом двух ваттметров.
(a) Соединение звездой: VL 3 VP Следовательно, VP
IL IP
и
VL 400 = 230,94 В 3 3
Полное сопротивление фазы, ZP 4,02 3,462 = 5,289 Фазный ток, IP
VP 230.94 = 43,664 A ZP 5,289
Общая мощность, P = 3I P 2 RP 3 43,664 4,0 = 22,879 кВт 2
Если показания ваттметра равны P1 и P2, то: © John Bird Опубликовано Taylor and Francis
262
P1 + P2 = 22,879
(1)
X 3,46 Фазовый угол, = tan 1 L tan 1 40,86 4 R
и
tan 40 86 =
P P P P 3 1 2 3 1 2 из (1) 22,879 P1 P2 22,879 tan 40.86 3
, откуда
P1 — P2 =
, т.е.
P1 — P2 = 11,426
(2)
2 P1 = 22,879 + 11,426 = 34,305
Складываем уравнения (1) и (2) дает:
34,305 = 17,15 кВт 2
и
P1 =
Подстановка в (1) дает:
P2 = 22,879 — 17,15 = 5,73 кВт
Следовательно, в звездочке показания ваттметра составляют 17,15 кВт и 5,73 кВт (б) Соединение треугольником: VL VP Фазный ток, IP
IL 3 IP
и
VP 400 = 75.629 A ZP 5,289
Суммарная мощность, P = 3I P 2 RP 3 75,629 4,0 = 68,637 кВт 2
P1 + P2 = 68,637
Следовательно, tan 40 86 =
(3)
P P P P 3 1 2 3 1 2 из (3) 68,637 P1 P2 68,637 tan 40,86 3
из которых
P1 — P2 =
т.е.
P1 — P2 = 34,278
Сложение уравнений (3) и (4) дает:
(4)
2 P1 = 68,637 + 34,278 = 102,915 102,915 = 51,46 кВт 2
и
P1 =
Подстановка в (3) дает:
P2 = 68.637 — 51,46 = 17,18 кВт
© John Bird Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом
263
Следовательно, в дельте показания ваттметра составляют 51,46 кВт и 17,18 кВт
5. Трехфазный генератор переменного тока, соединенный звездой, питает Нагрузка, подключенная по схеме треугольника, каждая фаза имеет сопротивление 15 Ом и индуктивное сопротивление 20 Ом. Если напряжение в сети составляет 400 В, рассчитайте (а) ток, подаваемый генератором переменного тока, и (б) выходную мощность и номинальную мощность генератора в кВА, пренебрегая любыми потерями в линии между генератором переменного тока и нагрузкой.
Принципиальная схема генератора и нагрузки показана ниже.
Vp
(a) С учетом нагрузки: фазный ток, Ip =
Zp
Vp = VL для соединения треугольником, следовательно, Vp = 400 V Полное сопротивление фазы, Zp =
Следовательно, Ip =
Vp Zp
=
R 2p X 2L = 152 202 = 25
400 = 16 A 25
Для соединения треугольником, линейный ток, IL =
3 Ip =
3 (16) = 27.71 A
Следовательно, 27.71 А — ток, подаваемый генератором переменного тока. (B) Выходная мощность генератора равна мощности, рассеиваемой нагрузкой, т.е. P =
3 VL IL cos , где cos =
Rp Zp
=
15 = 0,6 25
Следовательно, P = 3 (400) (27,71) (0,6) = 11518,8 Вт = 11,52 кВт © John Bird Опубликовано Taylor and Francis
264
Выходная мощность генератора, кВА, S =
3 VL IL = 3 (400) (27,71) = 19198 ВА = 19,20 кВА
6. Каждая фаза нагрузки, подключенной по схеме треугольника, имеет сопротивление 40 Ом и последовательно соединенный конденсатор 40 мкФ.