Звезда и треугольник в чем разница

Применение данного вида подключения помогает сделать неразрывную линию в электрической цепи. Схема называется так благодаря своей треугольной форме. Основные плюсы следующие:

• при подключении получается наибольшая мощность приборов во время использования;
• используется реостат для включения мотора;
• заметно повышается крутящий момент;
• создается сильное тяговое поле.

Внешний вид переключателя

Среди минусов выделяют только максимальные показатели пусковых токов, а также постоянное тепловыделение во время эксплуатации.

Обратите внимание! Этот вид соединения широко используется в мощных приборах, в которых есть максимальные токи нагрузки. Именно благодаря этому повышается электродвижущая сила, которая влияет на мощность крутящего момента.

Что собой представляют схемы

Подключение обмоток звездой – это их соединение в одной точке, которая носит название нулевая точка или нейтральная. Она обозначается буквой «О».

Схема подключения треугольником – это последовательное соединение концов рабочих обмоток, в которых начало одной обмотки соединяется с концом другой.

Разница очевидна. Но какую цель преследуют эти виды соединения, почему звезда треугольник применяются в разных электрических установках, в чем эффективность той и другой. Вопросов по данной теме возникает немало, с ними и надо разобраться.

Начнем с того, что при запуске того же электродвигателя ток, который называется пусковым, обладает высоким значением, который превышает номинальную его величину раз в шесть или восемь. Если это маломощный агрегат, то защита такую силу тока может выдержать, а если это электродвигатель большой мощности, то никакие защитные блоки не выдержат. И это вызовет обязательно «проседание» напряжения и выход из строя предохранителей или автоматических выключателей. Сам же двигатель начнет вращаться с небольшой скоростью, отличающуюся от паспортной. То есть, проблем с пусковым током немало.

Поэтому его надо просто снизить. Есть несколько для этого способов:

• установить в систему подключения электрического двигателя один из перечисленных приборов: трансформатор, дроссель, реостат;
• изменяется схема подключения обмоток ротора.

Именно второй вариант используется на производстве, как самый простой и эффективный. Просто производится преобразование схемы звезда в треугольник. То есть, во время пуска двигателя его обмотки соединяются по схеме звезда, затем как только мотор наберет обороты, переключается на треугольник. Процесс переключения звезды на треугольник производится автоматически.

Рекомендуется в электродвигателях, где используются одновременно два варианта соединения – звезда-треугольник, к соединению обмоток по схеме звезда, то есть, к их общей точке подключения, подсоединить нейтраль от сети питания. Для чего это необходимо делать? Все дело в том, что во время работы по данному варианту подсоединения появляется высокая вероятность асимметрии амплитуд разных фаз. Именно нейтраль будет компенсировать данную асимметрию, которая обычно появляется за счет того, что обмотки статора могут иметь разное индуктивное сопротивление.

В чем разница подключений типа звезда и треугольник?

Принципиальная разница между звездочкой и треугольным соединением заключается в том, что при использовании одной питающей электрической сети имеется возможность создавать разные параметры напряжения на подсоединяемом устройстве.

Чаще всего применяется объединение обмоточных элементов по типу звезды. Это оправдано щадящими условиями последующей эксплуатации электрического приводного механизма либо трансформаторного устройства.Использование типа соединения по треугольному принципу оправдано в случаях включения в трехфазную сеть механизмов внушительной мощности, имеющих большие пусковые токи.

Таким образом, к основным достоинствам соединения обмоточных элементовпо типу звезды можно отнести следующие свойства данного типа коммутации:

• снижение мощностной характеристики в целях повышения надежности эксплуатируемого оборудования;
• устойчивость и стабильность режима безостановочной работы привода;
• возможность плавного запуска электрического приводного механизма;
• возможность выдерживания кратковременной перегрузки;
• отсутствие перегрева корпуса оборудования.

Важно! Некоторое электромеханическое и электротехническое оборудование имеет в своей сборке внутреннее соединение концов обмоток в звездочку. Такие устройства не предназначены для эксплуатации при иных способах соединения обмоток.

Для подключения к электрической сети у них имеется просто три вывода, представляющих собой начала обмоток. Описанное оборудование является простым в монтаже, который, в свою очередь, не требует особых электромонтажных навыков.

В то же время у соединения обмоток по типу треугольника можно выделить следующие преимущества:

• повышение мощностной характеристики;
• применение пускового реостата;
• больший вращающий момент электропривода;
• увеличенные тяговые параметры.

Звезда и треугольник принцип подключения. Особенности и работа

Для увеличения мощности передачи без увеличения напряжения сети, снижения пульсаций напряжения в блоках питания, для уменьшения числа проводов при подключении нагрузки к питанию, применяют различные схемы соединения обмоток источников питания и потребителей (звезда и треугольник).

Схемы

Обмотки генераторов и приемников при работе с 3-фазными сетями могут соединяться с помощью двух схем: звезды и треугольника. Такие схемы имеют между собой несколько отличий, различаются также нагрузкой по току. Поэтому, перед подключением электрических машин необходимо выяснить разницу в этих двух схемах — звезда и треугольник.

Схема звезды

Соединение различных обмоток по схеме звезды предполагает их подключение в одной точке, которая называется нулевой (нейтральной), и имеет обозначение на схемах «О», либо х, у, z. Нулевая точка может иметь соединение с нулевой точкой источника питания, но не во всех случаях такое соединение имеется. Если такое соединение есть, то такая система считается 4-проводной, а если нет такого соединения, то 3-проводной.

Схема треугольника

При такой схеме концы обмоток не объединяются в одну точку, а соединяются с другой обмоткой. То есть, получается схема, похожая по виду на треугольник, и соединение обмоток в ней идет последовательно друг с другом. Нужно отметить отличие от схемы звезды в том, что в схеме треугольника система бывает только 3-проводной, так как общая точка отсутствует.

В схеме треугольника при отключенной нагрузке и симметричной ЭДС равно 0.

Фазные и линейные величины

В 3-фазных сетях питания имеется два вида тока и напряжения – это фазные и линейные. Фазное напряжение – это его величина между концом и началом фазы приемника. Фазный ток протекает в одной фазе приемника.

При применении схемы звезды фазными напряжениями являются U_a, U_b, U_c, а фазными токами являются I _a, I _b, I _c. При применении схемы треугольника для обмоток нагрузки или генератора фазные напряжения — U_aв, U_bс, U_cа, фазные токи – I _ac, I _bс, I _cа.

Линейные значения напряжения измеряются между началами фаз или между линейных проводников. Линейный ток протекает в проводниках между источником питания и нагрузкой.

В случае схемы звезды линейные токи равны фазным, а линейные напряжения равны U _ab, U_bc, U _ca. В схеме треугольника получается все наоборот – фазные и линейные напряжения равны, а линейные токи равны I _a, I _b, I _c.

Большое значение уделяется направлению ЭДС напряжений и токов при анализе и расчете 3-фазных цепей, так как его направление влияет на соотношение между векторами на диаграмме.

Особенности схем

Между этими схемами есть существенная разница. Давайте разберемся, для чего в различных электроустановках используют разные схемы, и в чем их особенности.

Во время пуска электрического мотора ток запуска имеет повышенную величину, которая больше его номинального значения в несколько раз. Если это механизм с низкой мощностью, то защита может и не сработать. При включении мощного электромотора защита обязательно сработает, отключит питание, что обусловит на некоторое время падение напряжения и перегорание предохранителей, или отключение электрических автоматов. Электродвигатель будет работать с малой скоростью, которая меньше номинальной.

Видно, что имеется немало проблем, возникающих из-за большого пускового тока. Необходимо каким-либо образом снижать его величину.

Для этого можно применить некоторые методы:

• Подключить на запуск электродвигателя реостат, дроссель, либо трансформатор.
• Изменить вид соединения обмоток ротора электродвигателя.

В промышленности в основном применяют второй способ, так как он наиболее простой и дает высокую эффективность. Здесь работает принцип переключения обмоток электромотора на такие схемы, как звезда и треугольник. То есть, при запуске мотора его обмотки имеют соединение «звезда», после набора эксплуатационных оборотов, схема соединения изменяется на «треугольник». Этот процесс переключения в промышленных условиях научились автоматизировать.

В электромоторах целесообразно применение сразу двух схем — звезда и треугольник. К нулевой точке необходимо подключить нейтраль источника питания, так как во время использования таких схем возникает повышенная вероятность перекоса фазных амплитуд. Нейтраль источника компенсирует эту асимметрию, которая возникает вследствие разных индуктивных сопротивлений обмоток статора.

Достоинства схем

Соединение по схеме звезды имеются важные преимущества:

• Плавный пуск электрического мотора.
• Позволяет функционировать электродвигателю с заявленной номинальной мощностью, соответствующей паспорту.
• Электродвигатель будет иметь нормальный рабочий режим при различных ситуациях: при высоких кратковременных перегрузках, при длительных незначительных перегрузках.
• При эксплуатации корпус электродвигателя не перегреется.

Основным достоинством схемы треугольника является получение от электродвигателя наибольшей возможной мощности работы. Целесообразно поддерживать режимы эксплуатации по паспорту двигателя. При исследовании электромоторов со схемой треугольника выяснилось, что его мощность повышается в 3 раза, по сравнению со схемой звезды.

При рассмотрении генераторов, схемы – звезда и треугольник по параметрам аналогичны при функционировании электродвигателей. Выходное напряжение генератора будет больше в схеме треугольника, чем в схеме звезды. Однако, при повышении напряжения снижается сила тока, так как по закону Ома эти параметры обратно пропорциональны друг другу.

Поэтому можно сделать вывод, что при разных соединениях концов обмоток генератора можно получить два разных номинала напряжения. В современных мощных электромоторах при запуске схемы – звезда и треугольник переключаются автоматически, так как это позволяет снизить нагрузку по току, возникающей при пуске мотора.

Процессы, происходящие при изменении схемы звезда и треугольник в разных случаях

Здесь, изменение схемы — имеется ввиду переключение на щитах и в клеммных коробках электрических устройств, при условии, что имеются выводы обмоток.

Обмотки генератора и трансформатора

При переходе со звезды в треугольник напряжение уменьшается с 380 до 220 вольт, мощность остается прежней, так как фазное напряжение не изменяется, хотя линейный ток увеличивается в 1,73 раза.

При обратном переключении возникают обратные явления: линейное напряжение увеличивается с 220 до 380 вольт, а фазные токи не изменяются, однако линейные токи снижаются в 1,73 раза. Поэтому можно сделать вывод, что если есть вывод всех концов обмоток, то вторичные обмотки трансформатора и генераторы можно применять на два типа напряжения, которые отличаются в 1,73 раза.

Лампы освещения

При переходе со звезды в треугольник лампы сгорят. Если переключение сделать обратное, при условии, что лампы при треугольнике горели нормально, то лампы будут гореть тусклым светом. Без нулевого провода лампы можно соединять звездой при условии, что их мощность одинакова, и распределяется равномерно между фазами. Такое подключение применяется в театральных люстрах.

Разница между соединением обмотки в треугольник и звезду

Основная разница заключается в том, что, используя одну питающую сеть, можно достигать разных параметров электрического напряжения и тока в приборе или аппарате. Конечно, данные способы соединения отличаются реализацией, но важна именно физическая составляющая отличия.

Применение способа соединения треугольник, зачастую используется в случаях мощных механизмов и больших пусковых нагрузок. Имея большие показатели тока, протекающего по обмотки, двигатель получает большие показатели ЕДС самоиндукции, что в свою очередь гарантирует больший вращающий момент. Имея большие пусковые нагрузки и одновременно используя схему соединения звезда, можно нанести урон двигателю. Это связано с тем, что двигатель имеет меньшие значение тока, что приводит к меньшим показателям величины вращающегося момента.

Момент пуска такого двигателя и выход его на номинальные параметры может быть продолжительным, что может привести к тепловому воздействию тока, которые во время коммутации может превышать номиналы тока в 7-10 раз.

Смешанный способ

Комбинированный тип подключения применим для электромоторов мощностью от 5 кВт. Схема звезда — треугольник используется при необходимости снизить пусковые токи агрегата. Принцип действия начинается со звезды, а после набора двигателем нужных оборотов, происходит автоматическое переключение на треугольник.

Схема пуска трёхфазного электродвигателя с помощью реле

Данная схема не подходит устройствам с перегрузками, так как возникает слабый крутящийся момент, что может привести к поломке.

Однофазные, двухфазные и трёхфазные электрические сети

В мире распространение имеют однофазные и трёхфазные электрические сети.

Однофазный ток представляет собой синусоиду:

Полное амплитудное напряжение превышает фазное, отличающееся от него в √2/2 раз, т.е.
311.1 х √2/2 = 220,
325.3 х √2/2 = 230,
169.7 х √2/2 = 120.

В трёхфазной сети фазы сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов. Линейное напряжение выше фазного в √3 раз, т.е. примерно в 1.73 раза, следовательно,
220 х √3 = 380,
230 x √3 = 400,
380 x √3 = 660,
400 x √3 = 690,
120 x √3 = 208,
277 х √3 = 480.

Линейное напряжение трёхфазной сети — это межфазное напряжение, именно оно обозначается на шильдиках двигателей. Фазное напряжение (между фазой и нейтралью) на шильдиках не обозначается.

Одновременно с этим, условно говоря, вы можете считать, что на шильдике обозначено фазное напряжение, но только в том случае, если собираетесь подключать двигатель только к одной фазе через конденсатор.

Помимо этого, в США и Канаде также распространены двухфазные сети (сети с разделённой фазой или трёхпроводные однофазные сети), которые позволяют подключать мощные бытовые приборы и приборы, выпущенные под европейский стандарт 230 В. По сути, использование таких систем обосновано тем, что в США обычно не ведут по столбам низкое напряжение как у нас, а устанавливают понижающие трансформаторы непосредственно в местах отвода потребителям. Т.е. прямо на столбах они вешают трансформаторы, понижая напряжение с условных 7 кВ до положенных по стандарту 120 В. Но вместо того, чтобы просто понизить напряжение до 120 В, они используют трансформатор на 240 В со средней точкой. Напряжения на крайних выводах вторичной обмотки трансформатора, возникающие в каждый момент его работы, сдвинуты по фазе на 180 градусов.

Т.е. они получают таким образом как бы две фазы 120 В, смещённые относительно друг друга на 180 градусов.

Соответственно, у них там применяются специальные розетки на три контакта (две фазы и нейтраль) и есть разные варианты подключения мощных бытовых приборов, например, кондиционеров, которые можно подключать к 120 В, а можно к 240 В при наличии технической возможности.

Не следует путать такие двухфазные сети с существовавшими в начале XX века в США двухфазными сетями, где фазы были смещены на 90 градусов, к которым можно было напрямую подключать двигатели с двумя обмотками (как у современных сервомоторов).

Все варианты однофазных и трёхфазных сетей, применяющихся в Америке, выглядят следующим образом:

Зависимость температуры и мощности нагрева от варианта схемы подключения

Мощность нагревателя – это очень важный параметр, на который многие покупатели ориентируются при покупке ТЭНа. По сути же мощность ТЭНа зависит только от показателя сопротивления греющей спирали. Конечно же, если не использовать трансформаторы и питание от определенной сети будет постоянным. Данное свойство зависимости можно легко вычислить, воспользовавшись простой формулой из школьного курса физики:

Мощность (P) = Напряжение (U) * Сила тока (I)

В данном случае за величину напряжения берем разницу потенциалов между выводами электрического ТЭНа, а силу тока нужно измерять ту, которая будет протекать по греющей спирали.

Силу тока можно вычислить по формуле I=U/R, где R – электрическое сопротивление нагревательной спирали. Теперь подставим данное значение в формулу мощности, и получится, что мощность ТЭНа зависит только от напряжения и сопротивления.

Таким образом, делаем вывод, что при постоянном напряжении сети питания мощность электронагревателя будет меняться только при изменении сопротивления.

Значение сопротивления резистивного элемента в основной массе нагревателей имеет прямую зависимость от значения выделения температуры. Но в нагревателях с нихромовой или фехралевой спиралью, к примеру, в пределах сотни-другой градусов сопротивление практически не изменяется.

В ситуации с высокотемпературными нагревателями из карбида кремния или дисилицид молибдена картина будет совсем другой. В выскотемпературных нагревателях с увеличением температуры сопротивление падает очень значительно в пределах от 5 до 0,5 Ом, что делает их очень выгодными с точки зрения потребления электроэнергии в печах.

Но из-за данного качества высокотемпературных КЭНов их нельзя подключать напрямую даже к сети питания 220В, не говоря уже о 380В. Технически можно произвести подключение к 220в КЭНы, если соединить их последовательным образом. Однако при данном способе будет невозможно контролировать мощность и температурную выработку нагревателей в печи. Для подключения высокотмепературных нагревателей неметаллического типа следует использовать специальные регулируемые трансформаторы или же стандартные статистические ЭМ устройства.

В компании Полимернагрев вы можете купить электронагреватели, которые производятся специально с учетом подключения к трехфазной сети питания. Это сухие керамические ТЭНы, блок Тэны для воды и трехстержневые КЭНы. Тип подключения данных нагревателей зависит от показателя напряжения по схеме звезды или треугольника.

При подключении электрических Тэнов в соответствии со схемой ТРЕУГОЛЬНИК соединяются три нагревательных спирали, у которых равные значения сопротивления и на питание будет подано 380В. Подключение ТЭНов ЗВЕЗДА подразумевает наличие нулевого вывода, а на каждый элемент нагрева будет подаваться 220В. Нулевой провод позволяет подключать потребители с разным значением сопротивления.

Если у вас остались вопросы по типам подключения нагревателей к трехфазной сети, вы можете обратиться к нашим специалистам по телефону в Москве или задайте свой вопрос в форме ниже, мы постараемся подробно ответить вам в самые кратчайшие сроки.