Запуск ЭД по схеме «звезда-треугольник»
14 Aug 2021 в 16:27
Невозможно представить современное производство без активного применения асинхронных электродвигателей мощного класса. При их включении пусковой ток имеет тенденцию превышать номинальный уровень в 3-8 раз. Именно такое значение тока необходимо для запуска вращения ротора из статичного состояния, и оно требует больше электроэнергии, чем для поддержания вращения на определенной частоте.
Вместе с тем высокий пусковой ток содержит в себе определенные риски. Он может спровоцировать снижение напряжения в электросети и другие неприятности - от мерцания света до проблем с работой прочего подключенного оборудования. В ряде случаев это может сопровождаться значимыми материальными потерями, например, брак на производстве вследствие падения напряжения. Кроме того, высокий пусковой ток может вызвать тепловые перегрузки электродвигателя, ускорять износ и повреждения изоляции, и даже привести к возгоранию.
Именно поэтому важно разработать эффективные методы снижения пусковых токов. Метод с применением схемы "звезда-треугольник" считается одним из таких.
Разберем принципы "звезда" и "треугольник", часто используемые при подключении трехфазных электродвигателей. При схеме "звезда" концы обмоток статора сходятся в одной точке - нейтральной или нулевой, а напряжение подается к началам обмоток. С таким подключением напряжение между двумя фазами превосходит напряжение между фазой и нейтралью в корень из трех раз.
При схеме "треугольник" обмотки статора соединяются последовательно, и напряжение между двумя проводами равно напряжению фазы. Однако линейный ток в данном случае превышает фазный, также в корень из трех раз.
При соединении обмоток статора «звездой», соотношение между линейным и фазным напряжениями выражается формулой:
Uл=Uф*√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 подключении обмоток по схеме "звезда" происходит значительное снижение линейного тока - именно к этому мы и стремились. Однако здесь есть важный момент: стартовый момент двигателя прямо зависит от фазного напряжения. При использовании конфигурации "треугольник" напряжение фазы равно линейному напряжению между парой проводов: Uл = Uф.
Однако ток в линии (сети) больше, чем ток в фазе, что описывается формулой:
Iл=Iф*√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:
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.
Для понимания принципа работы схемы «звезда-треугольник» рассмотрим пример. Допустим, обмотка асинхронного двигателя работает по принципу «треугольник» при напряжении сети 380 В, а сопротивление обмоток 10 Ом:
Фазный ток равен линейному току и равен:
После того, как двигатель разогнался, обмотки переключают с «звезды» на «треугольник», что увеличивает ток и напряжение:
Таким образом, при старте двигателя по схеме "звезда", фазное напряжение в √3 раза ниже линейного, в то время как по схеме "треугольник" - они совпадают. Из этого следует, что стартовый момент при использовании схемы "звезда" ощутимо слабее. Запустив двигатель таким образом, мы сталкиваемся с проблемой - не можем достичь его номинальной мощности, решив одну проблему, мы создаем другую. Тем не менее, есть решение: нужно подключить оба варианта таким образом, чтобы при запуске мощного двигателя не было сильного тока, а при переходе двигателя в требуемый режим работы происходило переключение на схему "треугольник". Это позволит двигателю работать под полной нагрузкой без каких-либо проблем.
Один из инструментов, который выполняет эту задачу, - это временное реле Finder 80.82. С его помощью можно управлять переключением между двумя схемами: при подаче питания на реле немедленно замыкается контакт "звезда". Как только двигатель достигает установленной скорости вращения, контакт "звезда" открывается, а контакт "треугольник" замыкается. Это состояние сохраняется до тех пор, пока реле питается напряжением.
Такая схема наиболее эффективна для двигателей, на маркировке которых указано «Δ/Y 380/660В». В таких случаях используются три электромагнитных пускателя.
Что касается управления переключением со схемы «звезда» на схему «треугольник», здесь снова на помощь приходит реле Finder 80.82.
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.
Таким образом, если вам нужно упростить процесс запуска мощного электродвигателя, рекомендуется начать с использования схемы "звезда", которая помогает снизить стартовые токи и предотвращает снижение напряжения в электросети. Однако стоит учесть, что при использовании этой схемы двигатель не сможет функционировать с максимальной мощностью. Чтобы перейти в режим номинальной мощности, необходимо переключить на схему "треугольник". Для этой цели прекрасно подойдет временное реле Finder 80.82.
Категория: Электрика
Случайная статья: Измерения и испытания cиловых трансформаторов
Невозможно представить современное производство без активного применения асинхронных электродвигателей мощного класса. При их включении пусковой ток имеет тенденцию превышать номинальный уровень в 3-8 раз. Именно такое значение тока необходимо для запуска вращения ротора из статичного состояния, и оно требует больше электроэнергии, чем для поддержания вращения на определенной частоте.
Вместе с тем высокий пусковой ток содержит в себе определенные риски. Он может спровоцировать снижение напряжения в электросети и другие неприятности - от мерцания света до проблем с работой прочего подключенного оборудования. В ряде случаев это может сопровождаться значимыми материальными потерями, например, брак на производстве вследствие падения напряжения. Кроме того, высокий пусковой ток может вызвать тепловые перегрузки электродвигателя, ускорять износ и повреждения изоляции, и даже привести к возгоранию.
Именно поэтому важно разработать эффективные методы снижения пусковых токов. Метод с применением схемы "звезда-треугольник" считается одним из таких.
Разберем принципы "звезда" и "треугольник", часто используемые при подключении трехфазных электродвигателей. При схеме "звезда" концы обмоток статора сходятся в одной точке - нейтральной или нулевой, а напряжение подается к началам обмоток. С таким подключением напряжение между двумя фазами превосходит напряжение между фазой и нейтралью в корень из трех раз.
При схеме "треугольник" обмотки статора соединяются последовательно, и напряжение между двумя проводами равно напряжению фазы. Однако линейный ток в данном случае превышает фазный, также в корень из трех раз.
При соединении обмоток статора «звездой», соотношение между линейным и фазным напряжениями выражается формулой:
Uл=Uф*√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 подключении обмоток по схеме "звезда" происходит значительное снижение линейного тока - именно к этому мы и стремились. Однако здесь есть важный момент: стартовый момент двигателя прямо зависит от фазного напряжения. При использовании конфигурации "треугольник" напряжение фазы равно линейному напряжению между парой проводов: Uл = Uф.
Однако ток в линии (сети) больше, чем ток в фазе, что описывается формулой:
Iл=Iф*√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:
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.
Для понимания принципа работы схемы «звезда-треугольник» рассмотрим пример. Допустим, обмотка асинхронного двигателя работает по принципу «треугольник» при напряжении сети 380 В, а сопротивление обмоток 10 Ом:
Фазный ток равен линейному току и равен:
После того, как двигатель разогнался, обмотки переключают с «звезды» на «треугольник», что увеличивает ток и напряжение:
Таким образом, при старте двигателя по схеме "звезда", фазное напряжение в √3 раза ниже линейного, в то время как по схеме "треугольник" - они совпадают. Из этого следует, что стартовый момент при использовании схемы "звезда" ощутимо слабее. Запустив двигатель таким образом, мы сталкиваемся с проблемой - не можем достичь его номинальной мощности, решив одну проблему, мы создаем другую. Тем не менее, есть решение: нужно подключить оба варианта таким образом, чтобы при запуске мощного двигателя не было сильного тока, а при переходе двигателя в требуемый режим работы происходило переключение на схему "треугольник". Это позволит двигателю работать под полной нагрузкой без каких-либо проблем.
Один из инструментов, который выполняет эту задачу, - это временное реле Finder 80.82. С его помощью можно управлять переключением между двумя схемами: при подаче питания на реле немедленно замыкается контакт "звезда". Как только двигатель достигает установленной скорости вращения, контакт "звезда" открывается, а контакт "треугольник" замыкается. Это состояние сохраняется до тех пор, пока реле питается напряжением.
Такая схема наиболее эффективна для двигателей, на маркировке которых указано «Δ/Y 380/660В». В таких случаях используются три электромагнитных пускателя.
Что касается управления переключением со схемы «звезда» на схему «треугольник», здесь снова на помощь приходит реле Finder 80.82.
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.
Таким образом, если вам нужно упростить процесс запуска мощного электродвигателя, рекомендуется начать с использования схемы "звезда", которая помогает снизить стартовые токи и предотвращает снижение напряжения в электросети. Однако стоит учесть, что при использовании этой схемы двигатель не сможет функционировать с максимальной мощностью. Чтобы перейти в режим номинальной мощности, необходимо переключить на схему "треугольник". Для этой цели прекрасно подойдет временное реле Finder 80.82.
Категория: Электрика
Случайная статья: Измерения и испытания cиловых трансформаторов