В зависимости от напряжения питания, трехфазный асинхронный электродвигатель может быть подключен по двум стандартным схемам – звезда и треугольник.
Схема соединения обмоток и номинальное напряжение всегда указывается на шильде двигателя.
Например, если указано напряжение 220/380 В и схема подключения ∆/Y, это говорит о том, что на 220 В двигатель подключается треугольником, а на 380 В – звездой.
Статор электродвигателя имеет три независимых обмотки, начало, и конец которых выведены в клеммную коробку. Стандартное обозначение первой обмотки - U1 и U2, второй - V1 и V2 и третьей - W1 и W2.
В некоторых случаях подключение может быть выполнено только по схеме звезда, в этом случае в клеммную коробку (борно) двигателя будет выведено только три вывода обмотки статора.
Подключение звездой
Для соединения звездой необходимо с помощью перемычек соединить между собой выводы W2, U2 и V2. Питание подаем на оставшиеся три клеммы U1, V1 и W1.
При таком подключении концы обмоток соединяются в одной общей точке, а на начала обмоток подаётся трехфазное напряжение.
Подключение треугольником
Для того, чтобы подключить двигатель по схеме треугольник, нам необходимо соединить между собой выводы U1 - W2, V1 - U2 и W1 - V2, как показано на рисунке ниже.
При такой схеме подключения обмотки статора соединяются последовательно таким образом, что конец одной обмотки соединяется с началом следующей и так далее.
Представление на электрической схеме будет соответствовать следующему изображению.
Отличия между соединениями типа "звезда" и "треугольник".
При подключении двигателя звездой пусковой ток будет меньше чем при подключении треугольником, но при этом и мощность двигателя будет меньше, чем заявленная паспортная.
Линейный ток будет равен фазному току Iл = Iф, а линейное напряжение в √ 3 раз будет превышать фазное напряжение Uл = 1,73*Uф.
В схеме треугольник все происходит наоборот - двигатель работает на полную паспортную мощность, но при этом для данного типа подключения характерны высокие пусковые токи.
Линейный ток в √3 раза превышает фазный ток Iл=1,73*Iф, а линейное напряжение будет равно фазному Uл=Uф.
Формула для расчета мощности для обоих типов подключений будет одинаковая:
Полная мощность (S) = 3*Sф = 3*(Uл/√3)*I = √3*Uл*I
Активная мощность (P) = √3*Uл*I*cos φ
Реактивная (Q) = √3*Uл*I*sin φ
Схема переключения звезда - треугольник
Для того, чтобы уменьшить пусковой ток, характерный при подключении двигателя треугольником, но сохранить при этом полную мощность, на практике довольно часто применяется схема переключения со звезды на треугольник.
При таком способе подключения, начальный запуск двигателя происходит по схеме звезда, а после того, как двигатель разгоняется и набирает обороты, происходит переключение на треугольник.
Такая схема подходит только для электродвигателей, у которых обмотки рассчитаны на напряжение сети 380/660В.
Также необходимо учитывать, что схема применима только для двигателей с легким режимом пуска, например, центробежные насосы, вентиляторы, станки, так как в начальный момент запуска звездой до момента переключения на треугольник крутящий момент сопротивления рабочей машины, независимо от скорости вращения, должен оставаться меньшим, чем крутящий момент электродвигателя, собранного в звезду.
Схема подключения
В данной схеме применяются:
· Автомат защиты двигателя Q1
· Контакторы K1-K3 с доп. контактами
· Реле времени K4
· Предохранитель F1
· Стоповая кнопка S1
· Пусковая кнопка S2
· Электродвигатель M1
Принцип работы схемы
При нажатии кнопки S2 ток поступает на катушку контактора K1, замыкаются силовые контакты K1 и нормально разомкнутый контакт K1.1, который реализует самоподхват пусковой кнопки. Также подается питание на катушку реле времени K4, после чего замыкается контактор K3. Происходит запуск двигателя по схеме «звезда».
По истечении заданного времени контакт K4.1 разомкнется, обесточив катушку контактора K3, а контакт K4.2 после заданной выдержки времени замкнется, таким образом, питание придет на катушку контактора K2 и произойдет переключение на «треугольник».
Контакты K2.2 и K3.2 служат для электрической блокировки, то есть для защиты от одновременного включения контакторов K2 и K3.
Схема конечно упрощенная, здесь не хватает как минимум светосигнальных индикаторов, механической блокировки для контакторов K2 и K3, да и вместо обычного реле выдержки времени чаще применяется специализированные реле пуска звезда-треугольник, но общий смысл работы она отражает.
Хотя такие схемы применяются до сих пор, чаще для ограничения пусковых токов используется более современные решения – устройства плавного пуска, либо, если необходимо еще и регулирование скорости - частотные преобразователи.
