Разница схемы звезда и треугольник

[samsony1]

Разница схемы звезда и треугольник



Специфика трехфазных электрических сетей предусматривает два варианта подключения трехфазных нагрузок – звездой и треугольником. Это касается фазных обмоток в трехфазных электродвигателях, обмоток трансформаторов или нагревательных элементов электрических котлов. При этом для звезды начала всех обмоток соединяются с фазными проводами, а концы обмоток соединены в нулевую (нейтральную) точку. В случае соединения треугольником конец предыдущей обмотки соединяется с началом последующей, образуя равносторонний треугольник, а все 3 фазы подключаются к его вершинам (точкам соединения).

Однако геометрические схемные различия не единственное, что отличает звезду от треугольника. Рассматривая на примере активной нагрузки, представленной тремя ТЕНами, видим, что в случае соединения звездой при выходе из строя одного нагревателя, двое остальных, подключенных последовательно на линейное напряжение остаются работать, а вот при поломке сразу двух перестает работать и третий. Если все три ТЕНа подключены треугольником, то каждый из них работает от линейного напряжения (380 в) и нагреватель сохраняет работоспособность даже при выходе из строя двух элементов.

источник - здесь

[samsony1]

Схема подключения и мощность асинхронных электродвигателей

Иначе сказываются схемы подключения обмоток статора в асинхронных двигателях. Дело в том, что при подключении их звездой или треугольником мощность двигателя меняется в три раза. То есть в случае подключения трехфазных асинхронных электродвигателей предназначенных для работы в подключении звездой при 380 вольтах трехфазного напряжения, треугольником их мощность увеличивается втрое. При таком режиме двигатель просто сгорает, но если у двигателя, рассчитанного на работу при подключении треугольником в те же 380 В обмотки статора соединены звездой, то его мощность упадет в три раза.

Последнее свойство нашло широкое применение в схемах пуска электрического двигателя. При запуске электродвигателя величина пускового тока может до 10 раз превышать номинальные значения. Влияние пусковых нагрузок негативным образом сказывается на напряжении в сети и на работе подключенного к ней оборудования.

С целью снижения пусковых токов электродвигатель включается по схеме пуска звезда-треугольник, при которой до момента разгона он подключен звездой, а при достижении номинальных оборотов на валу переключается на схему треугольника. Для возможности реализации схемы переключения звезда-треугольник большинство мощных электродвигателей имеют отдельные выводы обмоток статора, сама коммутация обеспечивается применением контакторов.

Таким образом каждая из схем включения имеет свои достоинства. Для треугольника это достижение максимальной мощности, хотя требует строгого соблюдения эксплуатационных режимов, преимуществами соединения звездой можно назвать:

 - плавный пуск;
 - работу в номинальном режиме;
 - нормальную реакцию на кратковременные перегрузки;
 - оптимальные температурные режимы.

источник - здесь

[samsony1]

Соединения в «звезду» и «треугольник»

Рассмотрим вопрос мощности генераторов, трансформаторов и электродвигателей при соединениях в «звезду» и «треугольник».
при пересоединении с «треугольника» в «звезду» мощность уменьшается в 3раза

Рассмотрим подробнее.

Известно, что в сетях переменного тока различают

полную мощность
S=кв.корень из(P2 + Q2) ,

активную мощность
P=U*I*cosφ

реактивную мощность
Q=U*I*sinφ

--------------------------------------------------------------------------------
примечание
активная мощность измеряется в ваттах (Вт),
реактивная - в вольт-амперах реактивных (ВАр),
полная - в вольт-амперах (ВА).
Величины в 1000 раз большие, соответственно называются кВт, кВАр, кВА.


При определении мощности генераторов в формулу входят э.д.с.; при определении мощности потребителей - напряжение на зажимах. При определении мощности электродвигателей учитывают также к.п.д., т.к. на табличке электродвигателя указывается мощность на валу.

Мощность при соединении в «звезду» и «треугольник».
Очевидно, полная мощность S трёхфазной системы равна сумме полных мощностей трёх фаз - Sа, Sb, Sc; а если они равны, то S=3Sф.

Но при соединении в «звезду» линейные токи I и фазные токи Iф равны, а между фазными и линейными напряжениями существует соотношение
U=(кв.корень из 3)*Uф, откуда
Uф=U/(кв.корень из 3)

Сопоставляя эти формулы, видим, что мощность при соединении в «звезду» выражается через линейные величины
S=3Sф=3U*I/(кв.корень из 3)=(кв.корень из 3)*U*I

При соединении в «треугольник» фазные и линейные напряжения равны, а между токами существует соотношение
I=(кв.корень из 3)*Iф),
откуда Iф=I/(кв.корень из 3).
Поэтому мощность при соединении в «треугольник» равна:
S=3Sф=3U*I/(кв.корень из 3)=1.73U*I

До сих пор рассматривались полная мощность трёхфазной цепи. На практике часто нас интересуют также активная и реактивная мощность. Для определения их пользуются следующими формулами:
S=(кв.корень из 3)*U*I - для полной мощности,
Р=(кв.корень из 3)*U*I*cosφ - для активной мощности,
Q=(кв.корень из 3)*U*I*sinφ - для реактивной мощности,
где U и I -соответственно линейные напряжения и ток.

Одинаковый вид формул мощности для соединений в «звезду» и «треугольник» иногда служит причиной недоразумений, т.к. наталкивает недостаточно опытных людей на неправильный вывод, будьто вид соединений всегда безразличен.

Покажем на примере, насколько ошибочен такой взгляд.

Электродвигатель был соединён в «треугольник»
и работал от сети 380В при токе 10А с полной мощностью

S=1.73*380*10=6574 ВА

Затем электродвигатель пересоединили в «звезду».
При этом на каждую фазу обмотки пришлось в 1,73 раза более низкое напряжение, хотя напряжение сети осталось тем же. Более низкое напряжение привело к тому, что ток в обмотках уменьшился в 1,73 раза. Но и этого мало. При соединении в «треугольник» линейный ток был в 1,73 раза больше фазного, а теперь фазный и линейный токи равны. Т.обр., линейный ток при пересоединении в «звезду» уменьшился в 1,73*1,73=3 раза.
Следовательно:
S=1.73*380*10/(1,73*1,73)=380*10/1,73=2197 ВА

6574/2197=2,99~3

Вывод: при переключении с «треугольника» в «звезду» мощность уменьшается в 3раза.

Таким образом,
при переключении 3-фазной нагрузки с «треугольника» в «звезду» - мощность нагрузки уменьшается - в 3 раза
при переключении 3-фазной нагрузки со «звезды» в «треугольник» - мощность нагрузки увеличивается - в 3 раза.