Соединения в звезду и треугольник, фазные и линейные напряжения и токи

В трехфазных цепях применяют два вида соединений генераторных обмоток – в звезду и треугольник (рис. 1).

При соединении в звезду все концы фазных обмоток соединяют в один узел, называемый нейтральной или нулевой точкой , и обозначают, как правило, буквой O.

При соединении в треугольник обмотки генератора соединяют так, чтобы начало одной соединялось с концом другой. ЭДС в катушках в этом случае обозначают соответственно E_BA , E_CB , E_AC . Если генератор не подключен к нагрузке, то по его обмоткам не протекают токи, т.к. сумма ЭДС равна нулю.

Рис. 1 Соединения генераторных обмоток – в звезду и треугольник

Соединение резисторов треугольником: а — расположение резисторов вдоль сторон, б — параллельное расположение резисторов

В звезду и треугольник включаются и сопротивления нагрузки так, как показано на рис. 2. Фазные сопротивления Z a, Z b, Z c, Z ab, Z bc, Z ca , соединенные в треугольник или в звезду, называют фазами нагрузки .

Рис. 2 Соединения нагрузки в звезду и треугольник

Существует пять видов соединения генераторов с нагрузкой : звезда – звезда с нулевым проводом, звезда – звезда без нейтрального провода, треугольник – треугольник, звезда – треугольник и треугольник – звезда (рис. 3).

Соединительные провода между началами фаз нагрузки и началами фаз генератора называют линейными проводами . Как правило, начала фаз генераторов обозначают заглавными буквами, а нагрузки – прописными. Провод, соединяющий нулевые точки генератора и нагрузки, называют нулевым или нейтральным проводом .

Направление токов в линейных проводах принято выбирать от генератора к нагрузке, а в нулевом – от нагрузки к генератору. На рис. 3 Uab(AB) , Ubc(BC), Uca(CA) , Ia, Ib, Ic – линейные напряжения и токи. Ua(A) , Ub(B), Uc(C) , Iab, Ibc, Ica – фазные напряжения и токи.

Линейные напряжения (напряжения между линейными проводами) – это разность соответствующих фазных напряжений Uab — Ua — Uc , Ubc = Ub — Uc, Uca = Uc — Ua

Линейные токи при принятых направлениях токов (рис. 3) определяются по первому закону Кирхгофа Ia = Iab — Ica, Ib = Ibc — Iab, Ic = Ica — Ibc

Таким образом, фазные напряжения на генераторе – это напряжения, приложенные к обмоткам генератора U_AO, U_CO, U_BO , а напряжения фаз нагрузки – это напряжения на соответствующих сопротивлениях UaO1, UbO1, UcO1 . Фазные токи – это токи, протекающие в фазах генератора или нагрузки. Следует отметить, что фазные и линейные напряжения в треугольнике равны, так же как фазные и линейные токи в звезде.

Совокупность соответствующей фазы генератора, соединительного провода и фазы нагрузки называют фазой трехфазной цепи .

Рис. 3 Фазные и линейные напряжения и токи при соединениях в звезду треугольник

Видео:Как из 220 получается 380 вольт? Очень просто! Смотрите #энерголикбез. Самое простое объяснение.Скачать

Линейное и фазное напряжения — определение, измерение, схемы и описание типов

Без электричества сегодня представить жизнь современного человека крайне сложно. Вот только в тонкостях, которые касаются непосредственно процесса снабжения городов, предприятий и домов, разбираются лишь единицы.

И это большое упущение. Поскольку в жизни может возникнет ситуация, когда подобные знания действительно пригодятся. Поэтому попробуем разобраться в данном вопросе.

Видео:Линейное и фазное напряжение простыми словами. Как отличить линейное и фазное напряжениеСкачать

Особенности напряжения в трехфазных сетях

Для того чтобы снабдить объекты электричеством, используются сети из 3-х фаз. Конечно, существуют и другие генераторы. Например, шестифазные. Но их применяют крайне редко.

Объясняется подобное необходимостью минимизировать затраты, которые возникают в процессе создания вращающегося магнитного поля. Эти затраты в любом случае возникают во время генерации электричества.

Хотя избежать их невозможно, но свести к минимуму вполне реально. И поэтому предпочтение отдается именно сетям с 3-х фазных напряжением.

В трехфазной сети выделяют три основных элемента:

• генератор;
• линии электропередач;
• нагрузка.

Под термином «нагрузка» принято подразумевать непосредственно потребителя. Фаза же представляет собой одну электрическую цепь в многофазной системе электрических цепей.

Важно! Данный вид подключения предоставляет возможность использовать сразу два вида напряжения.

Теперь поговорим о том, что представляют собой фазное и линейное напряжение. Ведь именно эти два термина в данном случае играют ключевую роль.

Итак, фазное напряжение должно определяться непосредственно между началом и концом фазы. Линейное напряжение измеряют между 2-мя фазами. То есть, между выводами разных фаз.

В этом заключается основное отличие этих двух понятий. И о нем ни в коем случае нельзя забывать. Особенно тем, кто в будущем все-таки планирует устроиться на работу по специальности электрик.

Поскольку фазное и линейное напряжения отличаются на 60%, то появляется возможность при линейном напряжении в 380 вольт, получить 220 вольт фазного напряжения. Именно по этой причине делать разводку сетей достаточно просто.

Необходимость сделать это часто возникает в случае, когда на первых этажах многоквартирных домов компания начинает оборудовать собственные офисы. Ведь тогда напряжения, доступного для рядовых потребителей, оказывается недостаточно.

Видео:Линейное и фазное напряжение.Скачать

Соотношение линейного и фазного напряжения

Универсальным и приемлемым соотношением этих двух видов напряжения является такая цепь – 380/220 вольт нулевым проводом.

Если приборам для нормального функционирования требуется напряжение 220 вольт, то их необходимо подсоединить к двум проводам фазного напряжения, которые будут питаться от линейного напряжения.

Следует отметить тот факт, что приборы, которые запитываются от 3-х фазной сети, могут функционировать исключительно в том случае, если они были подсоединены к трем выводам разных фаз.

Важно! Использовать заземление в таком случае вовсе необязательно. Однако, если изоляционный материал, покрывающий провод, будет поврежден, то вероятность удара током возрастет.

Видео:Почему линейное напряжение Uл больше фазного Uф в √3?│ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИСкачать

Как определить линейное и фазное напряжение

Чтобы правильно определить эти два вида напряжения, нужно вспомнить о некоторых тонкостях.

Ведь зачастую эти два понятия многие попросту путают. И поэтому правильно определить их величину становятся сложно.

Во-первых, линейное напряжение следует определять исключительно между двумя фазами.

Во-вторых, фазное напряжение по определению нужно вычислять непосредственно между фазой и нулем. Поэтому нельзя пытаться определить фазное напряжение между двумя фазами.

Видео:Трёхфазный переменный ток. Соединение "звезда" и "треугольник"Скачать

Типы соединения

Чтобы запустить генератор, часто используют именно линейное и фазное напряжение. Если говорить о запуске именно трехфазного генератора, то следует отметить один важный факт.

Состоит такой прибор не только из первичных, но и вторичных обмоток. Эти обмотки нужно правильно соединить и для этого существует два самых распространенных способа.

Только благодаря тому, что все обмотки будут правильно соединены, можно добиться определенных улучшений:

• Увеличение мощности передачи – это важнейшая задача, которую нужно решить, но сделать это следует без увеличения напряжения. И сделать это можно благодаря использованию определенных типов соединений.
• Снижение пульсаций напряжения – если в блоках питания наблюдаются постоянные колебания напряжения, это может стать причиной выхода из строя, подключенных к ней приборов. Поэтому устранение данного недочета с помощью разных соединений является первостепенной задачей.
• Уменьшение количества проводов – при подключении к сети нужно минимизировать количество соединений, чтобы улучшить качество работы приборов. Именно по этой причине использование двух упрощенных схем для подключения настолько важно.

Звезда

Сначала рассмотрим данный тип подключения. Чтобы его выполнить, нужно соединить начало всех мотков в одной точке.

Эту точку принято называть нулевой. В некоторых печатных руководствах упоминается другое обозначение – нейтральная точка.

Иногда встречается соединение нулевой точки и нулевым источником питания. И поэтому ошибочно юные и начинающие электрики считают его обязательным. Но это не так, такое соединение могут использовать в некоторых случаях, и оно не является обязательным.

Важно! Если такое соединение присутствует, то систему правильно называть 4-проводной. В том случае, если оно отсутствует, то соединение считается трехпроводным.

Треугольник

Для выполнения соединения используют схему, отличную от той, которая была описана выше. Ведь нужно соединить одну обмотку с другой.

Свое название соединение получило из-за внешнего сходства с треугольником.

Его особенностью является то, что все обмотки соединяются в строгой последовательности. А поскольку общая точка соприкосновения отсутствует, такая система может быть только одного вида, а именно – трехпроводная.

Видео:Этому не учат, а стоило бы. Чем отличается звезда от треугольника? #звезда #треугольник #двигательСкачать

Нюансы выбора типа соединения

В настоящее время оба типа соединения, звезда и треугольник, активно используются. Однако, подобное вовсе не означает, что можно по собственному усмотрению выбрать тот способ, который больше понравится.

Существуют определенные требования и общие рекомендации, следуя которым можно избежать ошибок.

Нужно запомнить, что при линейном напряжении в 220 вольт подключение двигателя по схеме звезда невозможно.

Для такого напряжения идеально подходит схема треугольник.

С другой стороны, если в сети напряжение выше 220 вольт, к примеру 380, то оптимальным вариантом станет использование именно звезды.

Если запомнить это простое правило, удастся в будущем избежать ошибок при подключении генераторов и других приборов.

Видео:Чем отличается фазное напряжение или ток, от линейного. (Expert) #009Скачать

В чём отличия схем подключения обмоток электродвигателя звездой и треугольником

Система трехфазного электрического тока разработана в конце XIX века русским ученым М.О.Доливо-Добровольским. Три фазы, напряжение в которых сдвинуто друг относительно друга на 120 градусов, кроме прочих достоинств позволяют легко создавать вращающееся магнитное поле. Это поле увлекает за собой роторы самых распространенных и самых простых по конструкции трехфазных асинхронных электродвигателей.

Три обмотки статоров таких электромоторов в большинстве случаев соединяются между собой по схеме «звезда» или «треугольник». В зарубежной литературе применяются термины «star» и «delta», сокращенно S и D. Более распространено мнемоническое обозначение D и Y, что может иногда приводить к путанице – буквой D может маркироваться как «звезда», так и «треугольник».

Видео:Мощность трехфазного напряжении при подключении нагрузки звездой и треугольникомСкачать

Фазные и линейные напряжения

Для понимания различий между способами соединения обмоток, сначала надо разобраться с понятиями фазных и линейных напряжений. Фазным напряжением называется напряжение между началом и концом одной фазы. Линейным – между одинаковыми выводами разных фаз.

Для трехфазной сети линейные напряжения – это напряжения между фазами, например, А и В, а фазные – между каждой фазой и нулевым проводником.

Так напряжения Ua, Ub, Uc будут фазными, а Uab, Ubc, Uca – линейными. Различаются эти напряжения в раз. Так, для бытовой и промышленной сети 0,4 кВ линейные напряжения равны 380 вольт, а фазные – 220 вольт.

Видео:Заземление и зануление. В чем отличие?Скачать

Подключение обмоток электродвигателя по схеме «звезда»

При соединении фаз электродвигателя звездой, три обмотки своими началами соединяются между собой в общей точке. Свободные концы подключаются каждый к своей фазе сети. В некоторых случаях общая точка соединяется с нулевой шиной системы электроснабжения.

Из рисунка видно, что для данного включения к каждой обмотке прикладывается фазное напряжение сети (для сетей 0,4 кВ – 220 вольт).

Видео:Три фазы? Почему электроэнергия во всем мире передается по ТРЕМ проводам? #энерголикбезСкачать

Подключение обмоток электродвигателя по схеме «треугольник»

При схеме «треугольник» концы обмоток соединяются между собой последовательно. Получается своеобразный круг, но в литературе принято название «треугольник» из-за часто применяемого начертания. Нулевой провод в этом варианте подключать некуда.

Очевидно, что напряжения, приложенные к каждой обмотке, будут линейными (380 вольт на каждую обмотку).

Видео:Соединение обмоток треугольникомСкачать

Сравнения схем подключения между собой

Чтобы сравнить обе схемы между собой, надо посчитать электрическую мощность, развиваемую электродвигателем при том или ином включении. Для этого надо рассмотреть понятия линейного (Iлин) и фазного (Iфаз) токов. Фазным током называется ток, протекающий по обмотке фазы. Линейный ток протекает по проводнику, подключенному к выводу обмотки.

В сетях до 1000 вольт источником электричества является трансформатор , вторичная обмотка которого включена «звездой» (в противном случае невозможно организовать нулевой провод) или генератор, обмотки которого соединены по той же схеме.

Из рисунка видно, что при соединении «звездой» токи в проводниках и токи в обмотках электродвигателя равны. Ток в фазе определяется фазным напряжением:

где Z – сопротивление обмотки одной фазы, их можно принять равными. Можно записать, что

Для соединения «треугольником» токи другие – они определяются линейными напряжениями, приложенными к сопротивлению Z:

Следовательно, для данного случая .

Теперь можно сравнить полную мощность (), потребляемую электродвигателями с разной схемой.

• для соединения «звездой» полная мощность равна ;
• для соединения «треугольником» полная мощность равна .

Таким образом, при включении «звездой» электродвигатель развивает мощность в три раза ниже, чем при соединении в треугольник. Это также ведет к другим положительным последствиям:

• уменьшаются пусковые токи;
• работа двигателя и его пуск становятся более плавными;
• электромотор хорошо справляется с кратковременными перегрузками;
• тепловой режим асинхронного двигателя становится более щадящим.

Обратная сторона медали – двигатель с обмотками «звездой» не может развивать максимальную мощность. В некоторых случаях вращающего момента может не хватить даже для раскрутки ротора.

Видео:Соединение трехфазных цепей звездой и треугольникомСкачать

Способы переключения схем «звезда»-«треугольник»

Конструкция большинства электродвигателей позволяет выполнять переключение из одной схемы соединения в другую. Для этого начала и концы обмоток выведены на терминал так, чтобы простым изменением положения накладок можно было из «звезды» сделать «треугольник» и наоборот.

Владелец электродвигателя сам может выбрать, что ему необходимо – мягкий старт с небольшими пусковыми токами и плавная работа или наибольшая мощность, развиваемая двигателем. Если нужно и то, и другое, можно производить переключение автоматически с помощью мощных контакторов.

При нажатии пусковой кнопки SB2, электродвигатель включается по схеме «звезда». Контактор KM3 подтянут, его контакты замыкают между собой выводы обмоток электродвигателя с одной стороны. Противоположные выводы подключаются к сети, каждый к своей фазе через контакты КM1. Если этот контактор включен, трехфазное напряжение подается на обмотки и ротор электромотора приводится во вращение. После некоторого времени, установленного на реле KT1, происходит переключение катушки КM3, она обесточивается, включается контактор KM2, переключая обмотки в «треугольник».

Переключение происходит после того, как двигатель набрал обороты. Этот момент можно контролировать по датчику частоты вращения, но на практике все делается проще. Переключением управляет реле времени – через 5-7 секунд считается, что пусковые процессы завершены, и можно включать двигатель в режим максимальной мощности. Затягивать этот момент не стоит, так как длительная работа с превышением допустимой для «звезды» нагрузки может привести к выходу электропривода из строя.

При реализации такого режима надо помнить следующее:

1. Пусковой момент двигателя с обмотками, подключенными «звездой» значительно ниже значения этой характеристики электромотора с соединением «треугольник», поэтому запуск электродвигателя с тяжелыми пусковыми условиями таким способом не всегда возможен. Он просто не придет во вращение. К таким случаям относятся электроприводные насосы, работающие с противодавлением и т.п. Подобные проблемы решают с помощью двигателей с фазным ротором, плавно увеличивая ток возбуждения при пуске. Успешно пуск «звездой» применяется при работе с центробежными насосами, работающими на закрытую задвижку, в случае вентиляторных нагрузок на валу двигателя и т.п.
2. Обмотки электромотора должны выдерживать линейное напряжение сети. Важно не путать электродвигатели D/Y 220/380 вольт (обычно, маломощные асинхронники до 4 кВт) и D/Y 380/660 вольт (обычно, 4 кВт и выше). Сеть 660 вольт практически нигде не используется, но для переключения «звезда-треугольник» можно применять только электромоторы с таким номинальным напряжением. Привод на 220/380 в трехфазную сеть включается только «звездой». В схеме переключения их использовать нельзя.
3. Должна выдерживаться пауза между выключением «звездного» контактора и включением «треугольного», чтобы избежать накладок. Но увеличивать её сверх меры нельзя, чтобы не допустить остановки электродвигателя. При самостоятельном изготовлении схемы её, возможно, потребуется подобрать экспериментально.

Применяется и обратное переключение. Оно имеет смысл, если мощный двигатель временно работает с небольшой нагрузкой. При этом его коэффициент мощности невысок, потому что активная потребляемая мощность определяется уровнем загрузки электродвигателя. Реактивная же, в основном, определяется индуктивностью обмоток, которая не зависит от нагрузки на валу. Для улучшения соотношения потребляемых активной и реактивной мощностей, можно переключить обмотки в схему «звезда». Это также можно делать вручную или автоматически.

Схема переключения может быть собрана на дискретных элементах – реле времени, контакторах (пускателях) и т.п. Выпускаются и готовые технические решения, объединяющие схему автоматического переключения в одном корпусе. Надо лишь подключить к выходным клеммам электродвигатель и питание от трехфазной сети. Такие устройства могут носить разные названия, например «пусковое реле времени» и т.п.

Включение обмоток электродвигателя по разным схемам имеет свои преимущества и недостатки. Основой грамотной эксплуатации является знание всех плюсов и минусов. Тогда двигатель прослужит долго, принося максимальный эффект.

Как перевести амперы в киловаты?

Проверка электродвигателей разного вида с помощью мультиметра

Как подключить 3 фазный электродвигатель к сети 220 вольт через конденсатор

Устройство, виды и принцип действия асинхронных электродвигателей

Особенности и схема подключения частотного преобразователя к разным типам электродвигателей

Схема работы устройства плавного пуска, его назначение и конструкция

📸 Видео

Трехфазная система. Анимация электрических процессовСкачать

ЗАЗЕМЛЕНИЕ - Как работает? Для чего заземляют трансформатор? Что PEN проводник? Что такое зануление?Скачать

Для чего нужен ноль? Почему у трехфазного двигателя нет нуля и куда девается ток?Скачать

Как течет электроэнергия не по проводам? В чем ошибся автор из США?Скачать

КАК ТРИ ФАЗЫ "СЛИТЬ" В ОДНУ? Показываю ТРИ способа! #энерголикбезСкачать

Соединение треугольникомСкачать

В чём разница между НАПРЯЖЕНИЕМ и ТОКОМСкачать

Почему в США очень хитрая система напряжений? Две фазы по 120 вольт?Скачать