Трехфазные и однофазные электрические сети
Как известно, по проводам, передающим энергию на расстояние, течет трехфазный ток — так выгоднее. В квартиру он заходит однофазным. Расщепление трехфазной цепи на 3 однофазных происходит во ВРУ. Туда входит пятижильный кабель, а выходит трехжильный (рис, 11.2).
Рис. 11.2. Схема расщепления трехфазной сети на однофазные потребители |
На вопрос, куда деваются еще 2, ответ простой: питают другие квартиры. Это не значит, что квартир только 3, их может быть сколько угодно, лишь бы кабель выдержал. Просто внутри щита выполняется схема разъединения трехфазной цепи на однофазные (рис, 11.3). К каждой фазе, отходящей в квартиру, добавляются ноль и заземление, так и получается трехжильный кабель.
Рис. 11.3. Однофазная электрическая цепь |
В идеале в трехфазной сети только один ноль. Больше и не надо, поскольку ток сдвинут по фазе относительно друг друга на одну треть. Ноль — это нейтральный проводник, в котором напряжения нет. Относительно земли у него нет потенциала в отличие от фазового, в котором напряжение равно 220 В. В паре «фаза — фаза» напряжение 380 В. В трехфазной сети, к которой ничего не подключено, в нейтральном проводнике нет напряжения. Самое интересное начинает происходить, когда сеть подключается к однофазной цепи. Одна фаза входит в квартиру, где стоят 2 лампочки и холодильник, а вторая — где 5 кондиционеров, 2 компьютера, душевая кабина, индукционная плита и т. д. (рис, 11.4).
Рис. 11.4. Трехфазная электрическая цепь |
Понятно, что нагрузка на 2 эти фазы неодинакова и ни о каком нейтральном проводнике речи уже не идет. На нем тоже появляется напряжение, и чем неравномернее нагрузка, тем оно больше.
Фазы уже не компенсируют друг друга, чтобы в сумме получился ноль.
В последнее время ситуация с некомпенсацией токов в такой сети усугубилась тем, что появились новые электроприборы, которые называются импульсными. В момент включения они потребляют намного больше энергии, чем при нормальной работе. Эти импульсные приборы вкупе с разной нагрузкой на фазы создают такие условия, что в нейтральном проводнике (ноле) возникает напряжение, которое может быть раза в 2 больше, чем на любой фазе. Однако нейтраль такого же сечения, что и фазовый провод, а нагрузка больше.
Вот почему в последнее время все чаще возникает явление, называемое отгоранием ноля — нейтральный проводник просто не справляется с нагрузкой и перегорает. Бороться с таким явлением непросто: надо либо увеличивать сечение нейтрального провода (а это дорого), либо распределять нагрузку между 3 фазами равномерно (что в условиях многоквартирного дома невозможно). На худой конец можно купить понижающий разделительный трансформатор, он же стабилизатор напряжения.
В частном доме ситуация получше, поскольку хозяин один и распределить электроэнергию по фазам намного проще. Это даже увлекательное занятие — считать мощность электроприборов и распределять их по фазам, чтобы нагрузка была одинаковой. Все расчеты делаются примерно, и вовсе не значит, что надо включать свет и 2 телевизора, а если заработал столярный станок на улице — это перебор. Все зависит от желания хозяина дома: провести трехфазную сеть или однофазную. Здесь есть свои плюсы и минусы.
Минусов трехфазной сети 2.
1. Напряжение на отдельном участке сильно зависит от работы других. Если перегружена одна из фаз, остальные могут работать некорректно. Проявиться это может как угодно. Чтобы такого не происходило, нужен стабилизатор — вещь недешевая.
ной. Кроме того, нужно знать правила эксплуатации трехфазных сетей.
Плюсов трехфазной сети тоже 2.
1. Трехфазная сеть позволяет получить больше мощности. Если однофазная сеть при суммарной мощности приборов в 10 кВт уже испытывает перегрузки, то трехфазная прекрасно справляется и с 30 кВт. Пример очень простой. Если с линии ЛЭП в дом заходит всего 1 фаза, то при сечении входящего проводника 16 мм1 максимальная мощность составит всего 14 кВт, а если все 3 фазы — то уже 42 кВт. Разница весьма ощутимая.
Виды напряжения
Знание их особенностей и характеристик эксплуатации, крайне необходимо для манипуляций в электрощитах и при работе с устройствами, питаемыми от 380 вольт:
- Линейное. Его обозначают как межфазный ток, то есть проходящий между парой контактов или идентичными клеймами разных фаз. Оно определяется разностью потенциалов пары фазных контактов.
- Фазное. Оно появляется при замыкании начального и конечного выводов фазы. Также, его обозначают как ток, возникающий при замыкании одного из контактов фазы с нулевым выводом. Его величина определяется абсолютным значением разности выводов от фазы и Земли.
Отличия
В обычной квартире, или частном доме, как правило, существует только однофазный тип сети 220 вольт, поэтому, к их щиту электропитания, подведены в основном два провода – фаза и ноль, реже к ним добавляется третий – заземление.
К высотным многоквартирным зданиям с офисами, гостиницами или торговыми центрами, подводится сразу 4 или 5 кабелей электропитания, обеспечивающих три фазы сети 380 вольт.
Почему такое жесткое разделение? Дело в том, что трехфазное напряжение, во-первых, само отличается повышенной мощностью, а во-вторых, оно специфически подходит для питания особых сверхмощных электродвигателей трехфазного типа, которые используются на заводах, в электролебедках лифтов, эскалаторных подъемниках и т.д.
Такие двигатели при включении в трехфазную сеть вырабатывают в разы большее усилие, чем их однофазные аналоги тех же габаритов и веса.
Проводить разводку проводки такого типа можно без использования профессионального оборудования и приборов, достаточно обычных отверток с индикаторами.
Соединяя проводники не нужно монтировать нулевой контакт, ведь вероятность пробоя очень мала, благодаря не занятой нейтрали.
Но такая схема сети имеет и свое слабое место, так как в линейной схеме монтажа крайне сложно найти место повреждения проводника в случае аварии или поломки, что может повысить риск возникновения пожара.
Таким образом, главным отличием между фазным и линейным типами являются разные схемы подключения проводов обмоток источника и потребителя электроэнергии.
Соединение в треугольник трехфазного генератора или вторичной обмотки трансформатора.
Соединим конец x обмотки ax с началом b обмотки by, конец y обмотки by с началом c обмотки cz, конец z обмотки cz с началом a обмотки ax так, как показано на рисунке 1. Такое соединение по виду напоминает треугольник, откуда и происходит его название. Линейные провода присоединены в вершинах треугольника.
Рисунок 1. Соединение в треугольник генератора.
Основные соотношения: 1. При соединении в треугольник линейные и фазные напряжения равны потому, что каждые два линейных провода (как видно из рисунка 1) присоединены к началу и концу одной из фазных обмоток, а все фазные обмотки одинаковы. 2. Линейные токи Iл больше фазных Iф в √3 = 1,73 раза.
Как доказать, что Iл = 1,73 × Iф? Воспользуемся для этого векторной диаграммой рисунка 2.
Рисунок 2. Определение линейных токов при соединении в треугольник.
Фазные токи Iab, Ibc, Ica в трех электроприемниках ЭП (рисунок 2, а) изображаются векторной диаграммой (рисунок 2, б), которая получена путем перенесения параллельно самим себе векторов с рисунка 2, а. Вершины треугольника нагрузок a, b и c являются узловыми точками. Поэтому согласно первому закону Кирхгофа справедливы равенства
Ia + Ica = Iab, откуда Ia = Iab – Ica; Ib + Iab = Ibc, откуда Ib = Ibc – Iab; Ic + Ibc = Ica, откуда Ic = Ica – Ibc.
Понятно, что эти равенства геометрические, поэтому вычитание нужно выполнять по правилам вычитания векторов, что и сделано на рисунке 2, б. Непосредственное измерение длин векторов или вычисления по правилам геометрии показывают, что линейные токи Ia, Ib и Ic больше фазных токов Iab, Ibc и Ica в √3 = 1,73 раза.
На рисунке 2, б также видно, что векторная диаграмма симметричных линейных токов Ia, Ib и Ic сдвинута на 30° в сторону, обратную вращению векторов, относительно диаграммы фазных токов Iab, Ibc и Ica. Иными словами, ток Ia отстает на 30° от тока Iab. Ток Ib отстает на 30° от тока Ibc, ток Ic отстает на 30° от тока Ica. Порядок индексов в обозначении фазных токов указывает на порядок вращения фаз. В нашем примере порядок следования (вращения) фаз: a, b, c.
На рисунке 2, в показано соединение в треугольник обмоток генератора или вторичных обмоток трансформатора. Векторы токов Iba, Iac, Icb, проходящих в обмотках генератора (вторичных обмотках трансформатора), и векторы токов в нагрузке (Iab, Ica, Ibc) соответственно параллельны, но повернуты на 180°. Причина такого расположения векторов станет ясна, если совместить рисунок 2, в с правой частью рисунка 2, а, что и выполнено на рисунке 2, г.
Обращается внимание на то, что все три обмотки внутри генератора (трансформатора) соединены последовательно и образуют замкнутую цепь. Подобное соединение в установках постоянного тока привело бы к короткому замыканию
В установках трехфазного тока в силу того, что электродвижущие силы (э. д. с.) сдвинуты по фазе на 120°, ток в этом замкнутом контуре отсутствует, так как в каждый момент сумма э. д. с. трех обмоток равна нулю 1.
Необходимо здесь же заметить, что для отсутствия тока в контуре обмоток генератора (трансформатора) необходимо, чтобы обмотки имели одинаковые числа витков, были сдвинуты на 120 электрических градусов и имели э. д. с. строго синусоидальные или во всяком случае не содержащие гармоник, кратных трем (смотрите статью «Понятие о магнитном равновесии трансформатора»).
Генераторы практически никогда не соединяют в треугольник. В трансформаторах такие соединения не только распространены, но иногда выполняются с целью получения внутри трансформатора токов третьих гармоник. Зачем? Понятно не затем, чтобы создавать в трансформаторе дополнительные потери. Причины здесь гораздо сложнее, смотрите статью «Понятие о магнитном равновесии трансформатора».
Соединение в треугольник обмоток трансформаторов в двух вариантах показано на рисунке 3. Подробно вопрос о соединениях обмоток трансформаторов рассмотрен в статье «Группы соединения трансформаторов».
Рисунок 3. Соединение в треугольник трансформаторов.
Отличия
Специфика ЛН — это показатель, по которому производится расчёт токов и остальных величин трёхфазной цепи. Подобная схема позволяет подключать одно- и трёхфазные контакты. Номинальное равно 380В и меняется при изменениях в ограниченной сети, к примеру, вследствие скачков.
Популярнейшей является цепь с нейтралью и заземлением. Подключение в такой системе производится по схеме:
- к фазным проводам подсоединяются однофазные провода;
- к 3-фазным — 3-фазные.
Типы соединений Широта применения ЛН обуславливается его безопасностью и комфортностью разветвления цепи. Оборудование в таком случае подключается к фазному выводу, и лишь он не безопасен.
Расчёт системы несложен, при этом действуют стандартные физические формулы. Параметры ЛН сети замеряются мультиметром, а ФН — спецустройствами, например, вольтметром, датчиком тока, тестером.
Характеристики сети:
- Разводка подобной проводки не нуждается в применении профессионального оборудования. Достаточно отвёрток, которые имеют индикаторы.
- Вероятность удара током очень мала. Подобное объясняется присутствующей в цепи свободной нейтралью. Соединение проводников не требует подключения 0-вого вывода.
- Схема подходит для всех видов тока.
Вам это будет интересно Особенности обозначения радиодеталей на схемеВажно! К 3-фазной цепи можно подключить 1-фазную. Наоборот сделать нельзя
Включение в трёхфазную цепь приёмников электрической энергии
- Подобная схема подключения пригодна для многих устройств, которым необходима высокая мощность, чтобы работать. ЛН позволяет увеличить КПД двигателя на33%.
При переключении обмоток генератора к треугольнику со звезды обуславливает увеличение в 1,73 раза величины ЛН.
Соединения в трёхфазных цепях
Важно! Сложность обнаружения повреждений в линейном соединении является немаловажным недостатком цепи, так как вследствие этого может случиться пожар. Отличие между ЛН и ФН состоит в различии соединяемых проводов обмоток
Чтобы проконтролировать параметры ЛН и ФН потребуется импульсный стабилизатор, по-другому — линейный стабилизатор. Этот прибор даёт возможность, сохраняя показатель на одном уровне, приводить в норму напряжение, если оно резко выросло. Прибор можно подключить к контактам электорооборудования, обычной розетке
Отличие между ЛН и ФН состоит в различии соединяемых проводов обмоток. Чтобы проконтролировать параметры ЛН и ФН потребуется импульсный стабилизатор, по-другому — линейный стабилизатор. Этот прибор даёт возможность, сохраняя показатель на одном уровне, приводить в норму напряжение, если оно резко выросло. Прибор можно подключить к контактам электорооборудования, обычной розетке.
Схемы технологий трехфазного двигателя: соединение звездой и треугольником, подробней о методах
Если вспомнить принцип работы асинхронного оборудования, то питание такого оснащения происходит от сети трехфазного напряжения (переменного). Статор (он же неподвижный компонент) оснащен тремя обмотками. Последние сдвинуты относительно друг друга – смещение на 120 градусов.
Такой подход – непроизводственная ошибка, это сделано преднамеренно, чтобы формировался вращающиеся магнитный поток (МП). Статорные обмотки имеют специальные обозначения:
- начала обмоток – C1-C3;
- конец статорных обмоток – C4-C
Вышеупомянутая маркировка устаревшая, но применяется до сих пор. Новое обозначение следующее:
- начала – U1, V1, W1;
- конец – U2, V2, W2.
Выводы выводятся непосредственно на клеммник, колодку. Располагаются таким образом, чтобы соединение по типу звезды или треугольника осуществлялось без перекрещивания перемычками на трехфазном двигателе. Клеммник (он же борно) располагается вверху, реже – сбоку на агрегате. Некоторые такие части можно без проблем разворачивать для облегчения монтажа и соединения. Это же упрощает подводку кабелей систем электроснабжения установок.
Подключение звездой предполагает соединение обмоток в одной точке. Последнюю называют нулевой, нейтральной, имеет обозначение «О». Производится за счет применения перемычки, на начала обмоток подается трехфазная электронагрузка электроснабжения. Предусматривает соединение всех трех обмоток. Такое подключение с сетью 380В/220 имеет некоторый нюанс. К каждой обмотке подводится электронагрузка 220В, а к последовательно соединенным – 380В.
Соединение треугольником осуществляется следующим образом: начало первой фазы объединяется с концом второй, а начало второй – с концом третьей, начало третьей – с концом первой. На места, где соединяются обмотки, подается трехфазное напряжение.
Важно: Специальные схемы нужно ввиду того, что электродвигатель, если подавать электроснабжение напрямую, испытывает на себе повышенные пусковые токи и усиленные нагрузки. Это приводит к преждевременному износу внутренних компонентов установки, к повышенной вероятности серьезной поломки с последующим дорогостоящим ремонтом электрического оборудования
Применение схем особо важно в системах, где отсутствует понижающая передача, например, не установлен редуктор или ремень на шкивах. Также задействуют при расположении на валу габаритных элементов – крыльчатки, центрифуги
Используют при обеспечении беспроблемной работы высокомощных агрегатов – крайне актуально для электродвигателей, выдающих мощность свыше 5 кВт со скоростью вращения более 3 тыс. оборотов/минуту.
С целью снижения мощности при пуске используется специальная технология. Оснащение включают на пониженном напряжении с последующим равномерным разгоном. Далее, оборудование эксплуатируется на номинальной мощности. Реализуется данный принцип эксплуатации не регулированием напряжения другими компонентами такими, как реостат или трансформатор, а более глубоко и эффективно – схемами подключения.
Совет: Тип соединения электромотора указывается на обратной крышке борно. Производственная информация позволит сразу изучить базовые технические характеристики.
Мощность вала двигателя равна как в звезде, так и в треугольнике, но при условии подачи номинального напряжения. Токи разные – различия обусловлены варьированием характеристиками — параметры отличаются. Звезда примечательна линейным напряжением большим, чем номинал катушки, а в треугольнике – ток выше, чем в катушке.
При базовом напряжении катушки в 220В, показатель в схеме «Звезда» составляет 380В. Какой-то из упомянутых параметров (или сразу все) указывается производителем силовой установки на шильде. Зная одно из напряжений, можно легко вычислить другие рабочие характеристике. Поэтому следует внимательно изучать всю паспортную информацию, представленную вместе с электрическим оснащением.
Основные соотношения линейных и фазных токов , при соединение элементом трехфазной цепи в звезду
Трехфазная цепь является частным случаем многофазных систем электрических цепей, представляющих собой совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, отличающиеся по фазе одна от другой и создаваемые общим источником энергии.
Трехфазные цепи – наиболее распространенные в современной электроэнергетике. Это объясняется рядом их преимуществ по сравнению как с однофазными, так и с другими многофазными цепями:
· экономичность производства и передачи энергии по сравнению с однофазными цепями;
· возможность сравнительно простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для трехфазного асинхронного двигателя;
· возможность получения в одной установке двух эксплуатационных напряжений – фазного и линейного.
· Трехфазный генератор представляет собой синхронную машину двух типов: турбогенератор и гидрогенератор. Модель трехфазного генератора схематически изображена на рис. 3.1.
·
Соединение фаз генератора и приемника звездой
При соединение фаз обмотки генератора (или трансформатора) звездой их концы X, Y и Z соединяют в одну общую точку N, называемую нейтральной точкой (или нейтралью) (рис. 3.6). Концы фаз приемников (Za, Zb, Zc) также соединяют в одну точку n. Такое соединение называется соединение звезда.
Рис. 3.6
Провода A−a, B−b и C−c, соединяющие начала фаз генератора и приемника, называются линейными, провод N−n, соединяющий точку N генератора с точкой n приемника, – нейтральным.
Трехфазная цепь с нейтральным проводом будет четырехпроводной, без нейтрального провода – трехпроводной.
В трехфазных цепях различают фазные и линейные напряжения. Фазное напряжение UФ – напряжение между началом и концом фазы или между линейным проводом и нейтралью (UA, UB, UC у источника; Ua, Ub, Uc у приемника). Если сопротивлением проводов можно пренебречь, то фазное напряжение в приемнике считают таким же, как и в источнике. (UA=Ua, UB=Ub, UC=Uc). За условно положительные направления фазных напряжений принимают направления от начала к концу фаз.
Линейное напряжение (UЛ) – напряжение между линейными проводами или между одноименными выводами разных фаз (UAB, UBC, UCA). Условно положительные направления линейных напряжений приняты от точек, соответствующих первому индексу, к точкам соответствующим второму индексу (рис. 3.6).
По аналогии с фазными и линейными напряжениями различают также фазные и линейные токи:
· Фазные (IФ) – это токи в фазах генератора и приемников.
· Линейные (IЛ) – токи в линейных проводах.
При соединении в звезду фазные и линейные токи равны
(3.5)
IФ=IЛ.
Ток, протекающий в нейтральном проводе, обозначают IN.
По первому закону Кирхгофа для нейтральной точки n (N) имеем в комплексной форме
(3.6)
İN=İA+İB+İC.
Рис. 3.7
В соответствии с выбранными условными положительными направлениями фазных и линейных напряжений можно записать уравнения по второму закону Кирхгофа.
(3.7)
ÚAB=ÚA−ÚB; ÚBC=ÚB−ÚC; ÚCA=ÚC−ÚA.
Согласно этим выражениям на рис. 3.7а построена векторная диаграмма, из которой видно, что при симметричной системе фазных напряжений система линейных напряжений тоже симметрична: UAB, UBC, UCA равны по величине и сдвинуты по фазе относительно друг друга на 120° (общее обозначение UЛ), и опережают, соответственно, векторы фазных напряжений UA, UB, UC, (UФ) на угол 30°.
Действующие значения линейных напряжений можно определить графи-чески по векторной диаграмме или по формуле (3.8), которая следует из треугольника, образованного векторами двух фазных и одного линейного напряжений:
UЛ=2UФcos30°
или
(3.8)
UЛ= UФ.
Предусмотренные ГОСТом линейные и фазные напряжения для цепей низкого напряжения связаны между собой соотношениями:
UЛ=660В;UФ=380В; UЛ=380В;UФ=220В; UЛ=220В;UФ=127В.
Векторную диаграмму удобно выполнить топографической (рис. 3.7б), тогда каждой точке цепи соответствует определенная точка на диаграмме. Вектор, проведенный между двумя точками топографической диаграммы, выражает по величине и фазе напряжения между одноименными точками цепи.
Как измерить
Измерить подобную систему можно мультиметром или применив физические формулы.
ЛН рассчитывается по формуле Кирхгофа: ∑ Ik = 0. Здесь сила тока равняется нулю во всех частях электроцепи, то есть к=1. Используется также закон Ома: I=U/R. Применив обе формулы можно высчитать параметры клейма или электросети.
В системе из несколько линий, потребуется найти напряжение между 0 и фазой IL = IF. Значения IL и IF непостоянные и меняются при разных вариациях подключения. Потому линейные параметры точно такие же, как и фазные.
Фазное
Для того чтобы получить показания подключения фазного вида, потребуется специальное оборудование, например, мультиметр, вольтметр. Для того чтобы измерить токи и напряжения в трёхфазных цепях обычно достаточно знать данные одного линейного тока и одного ЛН.
ФН измеряется при проседании (падении) линейного. Из линейных величин извлекается Квадратный корень из трёх. Полученный показатель и есть параметры ФН.
Линейное
Для расчёта соотношения линейного проводника и фазы применяется формула: Uл=Uф∙√3, Uф — фазовое, Uл — линейное.
Важно! Формула справедлива, только если IL = IF. Когда в цепь добавлены другие отводящие элементы, то для них потребуется сделать персональный расчёт фазового напряжения
Тогда Uф нужно заменить цифровыми величинами самостоятельного клейма.
Реактивная трёхфазная мощность рассчитывается по формуле: Q = Qа + Qb + Qс. Значение активной мощности можно найти, используя аналогичную формулу: P = Pа + Pb + Pс. Необходимость в подобных расчётах возникает, если к электрической сети подключается промышленная система.
Распространённость сетей с линейным током объясняется их относительной безопасностью и несложностью разведения электропроводки. Электрооборудование присоединено исключительно к одному фазному проводу (по нему проходит ток) и только он может быть опасен, второй — это заземление. ЛН возникает в трёхфазной цепи и даёт увеличение приблизительно на 73%.
Трехфазная цепь электрического питания зданий и промышленных объектов популярна в РФ, так как имеет преимущества — экономичность (по использованию материалов) и способность передачи большего количества электроэнергии по сравнению с однофазной цепью электроснабжения.
Трехфазное подключение дает возможность включения в работу генераторов и электродвигателей повышенной мощности, а также возможность работы с разными параметрами напряжения, это зависит от вида включения нагрузки в электрическую цепь. Для работы в трехфазной сети надо понимать соотношение ее элементов.
Какие типы электродвигателей можно подключать по схемам?
Современная промышленность выпускает широкий перечень электрических моторов, предназначенных для решения технических задач любой сложности. Они отличаются характеристиками, функциональными возможностями, конструкционным исполнением. Одними из наиболее ходовых установок являются низковольтные агрегаты. Применяются в сетях 0,4 кВ 50 Гц. Различаются двумя напряжениями – 220/380, 380/660В.
Интересно: Первое число обозначает характеристику при соединении по звезде, а второе – по треугольнику. Но существуют номиналы, работающие на нестандартном напряжении – 230/400, 240/400В.
Соединение агрегатов 220/380В
Оборудование, работающие на низком напряжении, имеет особую специфику подключения. Такое оснащение можно использовать на 220В с применением в цепи фазосдвигающего конденсатора или однофазного частотного преобразователя. При этом сеть должна быть исключительно однофазной, а принцип – только треугольник. Установки на 380В подключаются к трехфазному электроснабжению посредством контактора, УПП или через частотный преобразователь только в звезде.
Что такое промышленный контактор?
Промышленный контактор (ПК) – специализированное двухпозиционное устройство, представляющее собой аппарат, функционирующий по электромагнитному принципу. Он предназначен для осуществления частых дистанционных включений/отключений промышленных электроцепей. Данный прибор – одна из разновидностей электромагнитных реле.
Наиболее часто используются одно- и двухполюсные контакторы, работающие с постоянным током, и трехполюсные – элементы, функционирующие на переменном токе. Ввиду того, что происходит значительное число коммутаций, к элементам предъявляются особо жесткие требования касательно некоторых характеристик. К последним относится стойкость к механическому и электрическому износу.
Конструкция промышленных контакторов, использующихся в схеме «Треугольник» для подключения электромоторов на 380В:
- электромагнитная система;
- контактный комплекс, включающий подвижные/статические контакты;
- дугогасящая система;
- блок-контактов — последние осуществляют переключение сигнализационной цепи и системы управления во время работы контакторов.
Промышленные контакторы способны коммутировать исключительно номинальные характеристики, а потому их нецелесообразно задействовать для воздействия на токи короткого замыкания. Процесс управления ПК происходит за счет воздействия вспомогательной цепи. Наиболее эффективно компоненты показывают себя в электроцепях с напряжением до 660В и до 1,6 тыс. А. Специфика эксплуатации предполагает применение для управления высокомощными электродвигателями, коммутации компенсационных цепей реактивной мощности и больших постоянных токов.
Моторы на 380/660В
Такие установки – лучший вариант для соединения по схеме «Звезда/Треугольник». При работе напрямую посредством контактора и частотного преобразователя обмотки собираются в «треугольник». Как показывает практика, 660В не используется или же задействуют в узкоспециализированных задачах. Поэтому чаще всего схемы применяют с целью разгона подвижной части электродвигателя.
Частотный преобразователь (ЧП)
Элемент – электронный прибор, предназначенный для варьирования частоты электрического тока. Он необходим для преобразования сетевого 3-х фазного или однофазного переменного тока 50 Гц в аналогичный, но, имеющий более высокую частоту. Производятся электроиндукционные частотники. Конструкция схожа с асинхронным электромотором, оснащенным фазным ротором, который способен работать в качестве генератора или электронного преобразователя.
Частотники асинхронного типа задействуют в обустройстве системы плавного регулирования скорости работы асинхронной машины, синхронного мотора. Это происходит путем формирования выходного напряжения определенной частотности. Простая специфика управления базируется на изменение вольтчастотных характеристик, а более сложная предполагает векторный контроль.
Элементная база частотника:
- выпрямительный мост, отвечающий за преобразование переменного тока в постоянный;
- инвертор – преобразует постоянный ток в переменный, соответствующий необходимой частоте;
- тиристоры GTO, транзисторы
Форма выходного напряжения улучшается расположением в пространстве между мотором и преобразователем дросселя. Снижение помех электромагнитного типа обеспечивается EMC-фильтром.
Схемы трехфазных цепей
Обмотки генератора или трансформатора в трёхфазных цепях можно соединить между собой по двум схемам:
- звезда;
- треугольник.
Соединения выполняются на клеммнике (борно) агрегата или трансформатора, куда выводятся концы обмоток.
Соединение перемычками обмоток
Присоединение нагрузки к генератору (трансформатору) можно произвести по следующим схемам:
- присоединение «звезда – звезда» с использованием нулевого проводника;
- подключение «звезда – звезда» без использования нулевого провода;
- подсоединение «звезда – треугольник»;
- схема «треугольник – треугольник»;
- соединение «треугольник – звезда».
Внимание! Такое разнообразие схем вызвано тем, что собственные обмотки генератора и собственные обмотки нагрузки могут быть соединены по-разному. При различных типах сопряжения получаются разные соответствия между фазными и линейными значениями. Соединение может быть выполнено на заводе при сборке генератора, к месту подсоединения питающего кабеля уже выведены вторые концы обмоток
Информация о схеме соединения обмоток наносится на прикреплённую к статору машины табличку
Соединение может быть выполнено на заводе при сборке генератора, к месту подсоединения питающего кабеля уже выведены вторые концы обмоток. Информация о схеме соединения обмоток наносится на прикреплённую к статору машины табличку.
На электрических двигателях, трансформаторах или иных потребителях также производят необходимые манипуляции по переключению выводов обмоток. На картинке, приведённой ниже, красным маркером отмечены концы обмоток, соединённые перемычкой. Синим маркером – фазы питания.
Соединения на борно двигателя
Соединение звездой
Буквенное обозначение начала обмоток – «А», «В», «С», концов – «X», «Y», «Z». Нулевая точка маркируется как «О». У каждой обмотки есть два конца. При соединении «звезда» все три одноименных вывода обмоток (начала) соединяются между собой в одну точку «О». К свободным концам подключается нагрузка.
Схема соединения обмоток «звездой»
Соединение треугольником
При выполнении этого присоединения на борно ставятся перемычки, включающие обмотки в следующей последовательности:
- конец «А» – с началом «В»;
- конец «В» – с началом «С»;
- конец «С» – с началом «А».
Графическое изображение катушек становится похожим на треугольник, отсюда пошло название.
Когда хотят использовать подключаемый асинхронный двигатель с максимальным коэффициентом полезного действия, то его обмотки соединяют в треугольник. В этом случае фазные напряжения совпадают (Uл = Uф), линейный ток будет вычисляться по формуле:
Iл = √3*Iф.
Подключая в качестве нагрузки двигатель, необходимо учесть ряд нюансов:
- достигается увеличение мощности в 1,5 раза;
- повышается значение пускового тока, по сравнению с рабочим в 7 раз из-за тяжёлого запуска;
- резкое увеличение нагрузки на валу электромашины будет вызывать резкое увеличение тока.
Из-за всего этого есть риск возникновения перегрева машины, что не происходит при соединении обмоток нагрузки по схеме «звезда». Там двигатель не расположен к перегреванию, и его пуск осуществляется плавно.
Включение обмоток по схеме «треугольник»
При двух видах включения обмоток различают и дают определение двум видам токов: линейному и фазному. Запомнить различия просто:
- ток, протекающий через проводник, который соединяет источник с приёмником, называется линейным;
- ток, движущийся по обмоткам источника или нагрузки, называется фазным.
Стоит обратить внимание на формулы мощности при различных схемах соединения источника с нагрузкой. Мощность тока при схеме «звезда» определяется по формуле:. Мощность тока при схеме «звезда» определяется по формуле:
Мощность тока при схеме «звезда» определяется по формуле:
P = 3*Uф*Iф*cosϕ = √3*Uл*Iл*cosϕ,
где:
- Uф – фазное напряжение;
- Uл – линейное напряжение;
- Iф – фазный ток;
- Iл – линейный ток;
- cosϕ – сдвиг фаз.
Мощность тока при схеме «треугольник» вычисляется по формуле:
P = 3* Uф* Iф*cosϕ = √3*Uл*Iл*cosϕ.
К сведению
Обращать внимание на линейный и фазный токи необходимо тогда, когда генератор (источник) нагружается несимметрично при подключении нагрузки
Соединения в трёхфазной цепи
