Соединение звездой и треугольником

Асинхронные моторы могут быть рассчитаны на 220 В (одна фаза) или 380 В (три фазы). Первые встречаются у бытовых приборов, вторые часто применяют в промышленности. Питаясь от трехфазной сети, электрооборудование может использовать большую мощность.

В электротехнике разработаны и подробно описаны схемы соединения приемников. Подключение двигателя к трехфазной цепи может осуществляться двумя способами: звездой и треугольником. Особенности работы мотора во многом зависят от типа подключения. В чем заключается разница между схемой «треугольник» и схемой «звезда», будем разбираться далее.

Трехфазная сеть

Схема подключения звезда и треугольник используется только в трехфазной цепи, и часто применяется для асинхронных электромоторов, трансформаторов, нагревательных элементов электрокотлов. Фазы отстают друг от друга на угол 120 градусов, остальные характеристики (частота и напряжение) совпадают. Значение 380 В указывает на разницу именно между фазными проводами, иначе оно называется линейным напряжением. Напряжение между нейтралью и любым из трех других проводов будет 220 В (фазное напряжение). Но нулевой провод используется не всегда, оборудование подключается только к фазам.

Трехфазные сети обладают следующими преимуществами:

• более эффективная транспортировка энергии;
• хороший баланс энергии в системе.

В квартирах и частных домах большинства людей используют одну фазу и ноль. Трехфазные сети встречаются на производствах и для подвода электричества к многоэтажным домам, а после фазы распределяются по квартирам.

Трехфазный двигатель

Электрическое устройство, предназначенное для использования в трехфазных сетях, может работать в режиме генератора или двигателя. У трехфазного двигателя есть ротор, вращающийся вокруг статора, который неподвижен. Три обмотки статора сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов. Их выводы соединяются со специальной колодкой. Дополнено это все кожухом, подшипниками и прочими деталями.

Обозначение выводов обмоток

Выпущено несколько государственных стандартов для маркировки выводов обмоток асинхронного электродвигателя. Первый (183–74) применялся до 1987 года. Согласно ранним традициям все контакты обозначались буквой «С», за которой следовала цифра от 1 до 6. Позже был выпущен стандарт, заимствовавший обозначения принятые за пределами страны. Обмотки называются «W», «V» и «U», начало и конец прописывают цифрами 1 и 2. Если используется нейтраль, то на схемах она будет подписана буквой N.

Принцип работы электродвигателя

Асинхронный двигатель использует то же явление, что и трансформатор, поэтому иногда его называют индукционным. Через обмотки статора проходит переменный ток, который создает магнитное поле. На обмотке редуктора возникает ЭДС. Взаимодействие магнитных полей приводит в движение вал. Двигатель называется асинхронным из-за того, что частота магнитного поля, создаваемого статором, и частота вращения ротора различаются.

Особенности

Асинхронный двигатель нуждается в переменном токе для работы. Выпускают модели, предназначенные для разных типов сетей. Выделяют трехфазные двигатели:

• с короткозамкнутым ротором («беличье колесо»);
• с фазным ротором.

Также встречаются синхронные двигатели. Схема подключения подобного агрегата будет сложнее, поскольку для работы ему требуется постоянный ток.

Режимы работы

Различают несколько режимов эксплуатации асинхронного двигателя:

• Холостой ход. Нагрузка отсутствует, ротор вращается с максимальной скоростью.
• Двигательный режим. Отличается от предыдущего наличием нагрузки, которая замедляет скорость ротора. Электроэнергия преобразуется в механическую.
• Тормозной режим. Применяют, когда надо быстро остановить вращение, требует реверсивного подключения.
• Режим генератора. Используется преобразование другого вида энергии в электричество.

Трехфазные двигатели могут работать в однофазных сетях, но при этом получить максимальную производительность и плавный ход не получится. Для этого потребуется преобразовать схему, добавив в нее дополнительные фазосдвигающие элементы.

Схема звезда

Схема соединения трех обмоток, когда все они подключены к одной общей точке, называется звездой. Визуально это похоже на соединение трех элементов в звезду. Общая точка именуется нейтралью. Она соединяется с нулевым проводом, если он есть. Для подключения по схеме звезда выделяют два случая: подключение с нейтралью и без.

Достоинства подключения двигателя звездой:

• более плавный пуск;
• возможна безостановочная работа длительное время;
• высокая надежность;
• устойчивость к кратковременным перегрузкам.

Соединение звездой оптимально для длительной работы. Меньше риск перегрева корпуса, работает мотор мягче. Но платой за все преимущества становится мощность, на максимум при такой схеме рассчитывать не стоит.

Схема треугольник

Если используется соединение приемников треугольником, тогда обмотки подключаются последовательно. К каждому из углов подводится фаза. Подключение к нейтрали не требуется.

Соединение обмоток треугольником позволяет получить следующие преимущества:

• извлечение максимальной мощности;
• высокие показатели для тяговых усилий и момента вращения.

К недостаткам можно отнести сильные токи на старте, а также вероятный перегрев при длительной работе.

Комбинирование схем

Подключения звездой и треугольником имеют отличия не только по геометрии схем. Различия есть и в практическом их применении. Например, при соединении звездой трех ТЭНов, если выходит из строя один из них, два остальных будут работать. Если же возникнет проблема с двумя, то перестанет работать и третий. При подключении ТЭНов треугольником нагреватель будет функционировать и после выхода из строя двух элементов.

Схема соединения треугольник или звезда является базовой, но не всегда применяется в чистом виде. Иногда выгодно использовать один вариант для старта двигателя, а второй для постоянной работы. Такой подход поможет извлечь максимальную пользу из мотора, но применяться он должен аккуратно. Например, подключение нагрузки треугольником применяется при пуске двигателя, а затем, чтобы уменьшить линейное напряжение в элементах статора, переходят на звезду. Переключение осуществляется с помощью схемы релейно-контактного типа.

Выбор схемы зависит от условий эксплуатации прибора. Например, если предстоит запускать трехфазный электромотор в однофазной сети, то используется схема подключения треугольник, но  с применением фазосдвигающего конденсатора.

Не все приборы позволяют пользователям выбрать тип подключения. Иногда производитель оставляет только три выведенных контакта. Внутри обмотки мотора уже соединены одним из способов. Пользователям не требуется думать о способе включения прибора в сеть, достаточно просто соединить эти выводы с фазными проводами. Но если понадобится изменить схему, то придется вскрывать корпус прибора, что не всегда удобно.

Видео по теме