Пуск электродвигателя способом звезда, треугольник

Пуск короткозамкнутого электродвигателя с переключением со звезды в треугольник применяют для снижения пускового тока. Пусковой ток при запуске может превышать рабочий ток электродвигателя в 5-7 раз. У двигателей большой мощности пусковой ток бывает настолько велик, что может вызвать перегорание различных предохранителей, отключение автоматического выключателя и привести к значительному снижению напряжения. Уменьшение напряжения снижает накал ламп, уменьшает вращающий момент электродвигателей, может вызвать отключение контакторов и магнитных пускателей. Поэтому многие стремятся уменьшить пусковой ток. Это достигается несколькими способами, но все они в итоге сводятся к понижению напряжения в цепи статора электродвигателя на период пуска . Для этого в цепь статора на период пуска вводят реостат, дроссель, автотрансформатор, либо переключают обмотку со звезды в треугольник.

Действительно, перед пуском и в первый период пуска обмотки соединены в звезду, поэтому к каждой из них подводится напряжение, в 1,73 раза меньшее номинального, и, следовательно, ток будет значительно меньше, чем при включении обмоток на полное напряжение сети. В процессе пуска электродвигатель увеличивает частоту вращения и ток снижается. После этого обмотки переключают в треугольник.

Схема управления

Подключение оперативного напряжения, через контакт реле времени К1 и контакт К2, в цепи катушки контактора К3. Включение контактора К3, размыкает контакт К3 в цепи катушки контактора К2 (блокировка ошибочного включения), замыкается контакт К3, в цепи катушки контактора К1 совмещенного с пневматическим реле времени.

Включение контактора К1, замыкает контакт К1 в цепи катушки контактора К1 (самоподпитка), одновременно включается пневматическое реле времени, которое размыкает через определенное время свой контакт К1 в цепи катушки контактора К3, а также замыкает свой контакт К1 в цепи катушки контактора К2. Отключение контактора К3, замыкается контакт К3 в цепи катушки контактора К2. Включение контактора К2, размыкает контакт К2 в цепи катушки контактора К3 (блокировка ошибочного включения).

Схема питания

На начала обмоток U1, V1 и W1 через силовые контакты магнитного пускателя К1 подаётся трехфазное напряжение. При срабатывании магнитного пускателя К3 с помощью его контактов К3, происходит замыкание, соединяя концы обмоток U2, V2 и W2 между собой обмотки двигателя соединены звездой.

Через некоторое время срабатывает реле времени, совмещённое с пускателем К1, отключая пускатель К3 и одновременно включая К2, замыкаются силовые контакты К2 и происходит подача напряжение на концы обмоток электродвигателя U2, V2 и W2. Таким образом электродвигатель включается по схеме треугольник.

Предупреждения

1. Переключение со звезды в треугольник допустимо лишь для двигателей с легким режимом пуска, так как при соединении в звезду пусковой момент примерно вдвое меньше момента, который был бы при прямом пуске. Значит, этот способ снижения пускового тока не всегда пригоден, и если нужно снизить пусковой ток и одновременно добиться большого пускового момента, то берут электродвигатель с фазным ротором, а в цепь ротора вводят пусковой реостат.
2. Переключать со звезды в треугольник можно только те электродвигатели, которые предназначены для работы при соединении в треугольник, т. е. имеющие обмотки, рассчитанные на линейное напряжение сети.

Переключение с треугольника в звезду

Известно, что недогруженные электродвигатели работают с очень низким коэффициентом мощности cos§. Поэтому рекомендуется недогруженные электродвигатели заменять менее мощными. Если, однако, выполнить замену нельзя, а запас мощности велик, то не исключено повышение cos? переключением с треугольника в звезду. Нужно при этом измерить ток в цепи статора и убедиться в том, что он при соединении в звезду не превышает при нагрузке номинального тока, в противном случае электродвигатель перегреется.

Переключение звезда треугольник схема

Подключение электродвигателя на 380В. Схема пуска звезда-треугольник

Асинхронные двигатели, имея ряд таких неоспоримых достоинств, как надежность в эксплуатации, высокая производительность, способность выдерживать большие механические перегрузки, неприхотливость и невысокая стоимость обслуживания и ремонта, обусловленные простотой конструкции, имеют, конечно и свои определенные недостатки.

Довольно серьезным недостатком асинхронных двигателей является их “тяжелый” запуск. сопровождающийся возникновением больших пусковых токов. В предложенной ниже схеме снижение пусковых токов достигается запуском двигателя, статорные обмотки которого соединены «звездой» с дальнейшим их переключением (по достижении «разгона» электродвигателя) в «треугольник».

Меньшие «стартовые» токи при соединенных «звездой» обмотках, обусловлены питающим напряжением — 220 В, в то время, как статорные обмотки, скоммутированные «треугольником» будут «запитаны» напряжением 380 В.

Схема может быть использована для снижения пусковых токов электродвигателей большой мощности с параметрами питающего напряжения 660/380 В (см. шильдик). Для удобства чтения, она разделена на две схемы: управления и силовой части.

При подаче управляющего напряжения срабатывает магнитный пускатель K3 — цепь питания его катушки замыкается нормально замкнутыми контактами реле времени K1 и контактора K2. В свою очередь, в цепь питания катушки пускателя K2 включен нормально замкнутый контакт магнитного пускателя K3, что гарантированно исключает одновременное срабатывание K2 и K3.

Из силовой части схемы видно, что срабатывание контактора K1 соединяет концы статорных обмоток v2 u2 w2. Таким образом, обмотки оказываются соединенными в “звезду”. При срабатывании K3, его нормально разомкнутый блок-контакт, находящийся в цепи цепи питания катушки пускателя K1, замыкаясь, вызывает срабатывание K1 и включение питания (L1, L2, L3) — двигатель запускается с соединенными “звездой” обмотками.

Срабатывание K1 вызывает замыкание, находящегося в питающей цепи его катушки нормально разомкнутого блок-контакта и включение реле времени. Последнее, при истечении заданного промежутка времени, необходимого для “разгона” двигателя, “разрывает” цепь питания K3 своим нормально замкнутым контактом в цепи его питания, одновременно замыкая нормально разомкнутым цепь питания K2.

Одновременное включение замыкание контактов K2 и возврат в отключенное положение K1 переключает обмотки электродвигателя в “треугольник”. Из силовой схемы видно их получившееся последовательное соединение. Двигатель начинает работать на естественной характеристике, с максимальной мощностью.

Непрерывность подачи электропитания двигателя при переключении обеспечивается замкнутыми силовыми контактами K1, цепь питания катушки которого постоянно замкнута его нормально разомкнутым блок-контактом.

Реле времени, совмещенное с пускателем (K1) в этой схеме, работает в цепи управления с небольшими токами, поэтому, может быть заменено обычным реле времени с тремя парами блок-контактов.

Переключение режимов двигателя: звезда-треугольник

Ротор турбинного компрессора

Как известно, трехфазные асинхронные электрические (эл.) двигатели, имеющие короткозамкнутый ротор, подключаются по схеме звезда или треугольник в зависимости от линейного напряжения, на которое рассчитана каждая обмотка.

При пуске особенно мощных эл. двигателей, подключённых по схеме треугольника, наблюдаются повышенные пусковые токи, которые в перегруженных сетях создают временное падение напряжения ниже допустимого предела.

Данное явление обусловлено конструктивными особенностями асинхронных эл. двигателей, у которых массивный ротор имеет достаточно большую инерционность, и при его раскрутке мотор работает в режиме перегрузки. Пуск электродвигателя усложняется, если на валу находится нагрузка с большой массой – роторы турбинных компрессоров, центробежных насосов или механизмы различных станков.

Способ уменьшения пусковых токов электродвигателя

Чтобы уменьшить токовые перегрузки и падение напряжения в сети, применяют особый способ подключения трехфазного эл. двигателя, при котором происходит переключение со звезды на треугольник по мере набора оборотов.

Подключение обмоток двигателя: звездой (слева) и треугольником (справа)

При подключении соединенных звездой обмоток двигателя, рассчитанного на подключение треугольником в трехфазную сеть, напряжение, приведённое к каждой обмотке на 70% меньше от номинала. Соответственно, ток при пуске эл. двигателя будет меньшим, но следует помнить, что стартовый момент вращения также будет меньшим.

Поэтому переключение режимов звезда-треугольник нельзя применять для электродвигателей, изначально имеющих на валу неинерционную нагрузку, такую как вес груза лебедки или сопротивление поршневого компрессора.

Недопустимо переключение режимов у электродвигателя, стоящего на поршневом компрессоре

Для работы в составе таких агрегатов, имеющих большую нагрузку в момент пуска, применяют особые трехфазные эл. двигатели с фазным ротором, в которых пусковые токи регулируются с помощью реостатов.

Переключение звезда треугольник можно применять только для электродвигателей, имеющих на валу свободно вращающуюся нагрузку – вентиляторы, центробежные насосы, валы станков, центрифуг и другого подобного оборудования.

Центробежный насос с асинхронным электродвигателем

Реализация смены режимов подключения обмоток двигателя

Очевидно, что для осуществления пуска трехфазного электромотора в режиме звезды с последующим переключением на соединение обмоток треугольником, необходимо применение нескольких трехфазных контакторов в пускателе.

Набор контакторов в пускателе для переключения звезда-треугольник

При этом нужно обеспечивать блокировку одномоментного срабатывания данных контакторов, а также должна быть обеспечена кратковременная задержка переключения, чтобы соединение звездой гарантированно отключилось прежде, чем включится треугольник, иначе произойдет трехфазное короткое замыкание.

Поэтому реле времени (РВ), которое используется в схеме для установки интервала переключения, также должно обеспечивать задержку 50-100 мс, чтобы не происходило короткого замыкания.

Способы осуществления задержки переключения

Диаграмма времени переключения режимов

Существует несколько принципов осуществления задержки при помощи:

• Реле времени, у которого нормально разомкнутый контакт в момент пуска блокирует соединение обмоток треугольником. В данной схеме момент переключения определяется с помощью реле тока (РТ);
• Таймера (реле времени), переключающие режимы через предварительно выставленный интервал времени (уставку) 6-10 секунд;

Современное реле времени с установкой всех параметров

Путем включения контакторов внешними управляющими токами от автоматических блоков управления или ручных переключателей.

Ручной переключатель режимов

Классическая схема

Данная система достаточно проста, неприхотлива и надежна, но имеет существенный недостаток, который будет описан ниже и требует применения громоздкого и морально устаревшего реле времени.

Данное РВ обеспечивает задержку отключения из-за намагниченного сердечника, на размагничивание которого требуется некоторое время.

Электромагнитное реле времени задержки

Необходимо мысленно пройтись по цепях прохождения тока, чтобы понять работу данной схемы.

Классическая схема переключения режимов с реле тока и времени

После включения трехфазного автоматического выключателя АВ пускатель готов к работе. Через нормально замкнутые контакты кнопки «Стоп», и замыкаемый оператором контакт кнопки «Пуск» ток протекает через катушку контактора КМ. Силовые контакты КМ удерживаются во включенном состоянии «самоподхватом», благодаря контакту БКМ.

На фрагменте приведенной выше схемы красной стрелкой указан шунтирующий контакт

Реле КМ необходимо для обеспечения возможности отключения двигателя кнопкой «Стоп». Импульс от кнопки «Пуск» также проходит через нормально замкнутые БКМ1 и РВ, запуская контактор КМ2, основные контакты которого обеспечивают подачу напряжения на соединение обмоток по типу звезда – осуществляется раскрутка ротора.

Поскольку в момент пуска КМ2 контакт БКМ2 размыкается, то КМ1, обеспечивающий включения соединения обмоток треугольником, никак не может сработать.

Контакторы, обеспечивающие подключение звездой (КМ2) и треугольником (КМ1)

Пусковые токовые перегрузки эл. двигателя заставляют практически мгновенно сработать РТ, включенное в цепи трансформаторов тока ТТ1, ТТ2. При этом цепь управления катушкой КМ2 шунтируется контактом РТ, блокируя работу РВ.

Одновременно с запуском КМ2 при помощи его дополнительного нормально разомкнутого контакта БКМ2 запускается реле времени, контакты которого переключаются, но срабатывания КМ1 не происходит, так как БКМ2 в цепи катушки КМ1 разомкнут.

Включение реле времени — зеленая стрелка, переключающие контакты — красные стрелки

По мере набора оборотов пусковые токи уменьшаются и контакт РТ в цепи управления КМ2 размыкается. Одновременно с отключением силовых контактов, обеспечивающих питанием соединение обмоток звездой, происходит замыкание БКМ2 в цепи управления КМ1 и размыкание БКМ2 в цепи питания РВ.

Но, поскольку РВ отключается с запаздыванием, этого времени достаточно, чтобы его нормально разомкнутый контакт в цепи КМ1 оставался замкнутым, благодаря чему происходит самоподхват КМ1,подключающий соединение обмоток треугольником.

Нормально разомкнутый контакт самоподхвата КМ1

Недостаток классической схемы

Если по причине неправильного расчета нагрузки на валу он не сможет набрать обороты, то и реле тока в этом случае не позволит схеме переключиться в режим треугольника. Длительная эксплуатация эл. асинхронного двигателя в таком режиме стартовой перегрузки крайне нежелательна, обмотки будут перегреваться.

Перегретые обмотки двигателя

Поэтому, для предотвращения последствий непредвиденного увеличения нагрузки при пуске трехфазного эл. двигателя (изношенный подшипник или попадание посторонних предметов в вентилятор, загрязнение крыльчатки насоса), следует также подключить тепловое реле в цепь питания эл. двигателя после контактора КМ (на схеме не указано) и установить датчик температуры на кожух.

Внешний вид и основные узлы теплового реле

Если используется таймер (современное РВ) для переключения режимов, которое происходит в установленном интервале времени, то при включении обмоток двигателя треугольником, происходит набор номинальных оборотов, при условии, что нагрузка на валу соответствует техническим условиям работы электромотора.

Переключение режимов при помощи современного реле времени CRM-2T

Работа самого таймера достаточно проста – вначале осуществляется включение контактора звезды, а по истечении регулируемого времени, происходит отключение данного контактора, и с некоторой также регулируемой задержкой осуществляется включения контактора треугольника.

Правильные технические условия для использования переключения соединений обмоток.

При пуске любого трехфазного эл. двигателя должно соблюдаться важнейшее условие – момент сопротивления нагрузки всегда должен быть меньше чем стартовый момент вращения, иначе электромотор попросту не запустится, а его обмотки перегреются и перегорят, даже если используется стартовый режим звезды, при котором напряжение ниже номинального.

Даже если на валу свободно вращающаяся нагрузка, стартового момента при подключении звездой может не хватить и эл. двигатель не наберет обороты, при которых должно осуществляться переключение в режим треугольника, так как сопротивление среды, в котором вращаются механизмы агрегатов, (лопасти вентилятора или крыльчатка наноса) будет увеличиваться по мере набора скорости вращения.

В таком случае, если из схемы исключено токовое реле, и переключение режимов осуществляется по уставке таймера, то в момент перехода на треугольник будут наблюдаться всё те же броски тока почти такой же продолжительности, как и при пуске с неподвижного состояния ротора.

Сравнительные характеристики прямого и переходного запусков двигателя с нагрузкой на валу

Очевидно, что такое подключение звезда-треугольник не даст никаких положительных результатов при неправильно рассчитанном стартовом моменте. Но в момент отключения контактора, обеспечивающего подключение звездой, при недостаточных оборотах двигателя, вследствие самоиндукции будет наблюдаться бросок повышенного напряжения в сеть, которое может повредить другое оборудование.

Поэтому, используя переключение звезда-треугольник, необходимо убедиться в целесообразности такого подключения трехфазного асинхронного эл. двигателя и перепроверить расчеты по нагрузке.

Похожие статьи

Схема переключения звезда треугольник

Паспортные данные, приведенные на шильдике трехфазного асинхронного электродвигателя (АД) содержат все важные эксплуатационные технические данные машины, среди которых обязательно указывается и номинальный рабочий ток.

Два его значения, указанные через дробь означают потребляемый ток двигателя при схемах соединения его статорных обмоток: треугольником (имеет большее значение) и звездой.

Включение и пуск АД с обмотками, включенными по схеме треугольник сопровождается очень высокими пусковыми токами, которые могут быть причинами падения напряжения электросети, что, в свою очередь может вызвать различные неисправности электрооборудования, питаемого этой-же электросетью.

Для минимизации нагрузочных стартовых токов АД и во избежание подобных последствий представляется рациональным используемая для двигателей большой мощности практика пуска АД с соединением обмоток в звезду с последующим переключением на схему треугольник.

Схема звезда — треугольник

Данная схема реализована на релейно-контактной логике, в ее состав входят два магнитных пускателя К2, К3 и реле времени, совмещенное с контактором К1. Пуск АД производится при помощи магнитного пускателя К3, коммутирующего его обмотки в звезду.

Далее, по окончанию определенного промежутка времени, достаточного для выхода двигателя на номинальную частоту вращения и снижения пускового тока до номинального значения происходит срабатывание реле К1.

Как видно из схемы, сработка реле отключит разомкнет питающую цепь контактора К3 и замкнет цепь питания К2, коммутирующего обмотки АД в треугольник, вызвав его сработку. Таким образом, обмотки работающего двигателя окажутся включенными по схеме треугольник.

По сути, снижение пускового тока двигателя предложенным здесь способом реализуется включением его статорных обмоток при пуске на пониженное напряжение 220 В — звездой, с последующим переключением обмоток на рабочее напряжение 380 В — треугольником.

Обратите внимание, что данный способ снижения пусковых токов может быть использован для электродвигателей с вариантом рабочего напряжения 380/660 В (указывается на шильдике). Подключении обмоток АД, на табличке которого указано рабочее напряжение 220/380 В в треугольник вызовет его выход из строя.

Двигатель попросту сгорит, так как при подключении обмоток в треугольник окажется запитанным повышенным напряжением: его рабочее фазное фазное напряжение составляет 220 В, а линейное 380 В.

Переключение схемы обмоток может быть осуществлено не только управляющим сигналом реле времени. В качестве контролируемой величины может быть потребляемый ток; тогда вместо реле времени в схеме должно использоваться токовое реле.

Информация

Данный сайт создан исключительно в ознакомительных целях. Материалы ресурса носят справочный характер.

При цитировании материалов сайта активная гиперссылка на l220.ru обязательна.