Sistemul de curent electric trifazat a fost dezvoltat la sfârșitul secolului al XIX-lea de către omul de știință rus M.O.Dolivo-Dobrovolsky. Trei faze cu tensiuni decalate cu 120 de grade una față de cealaltă, printre alte avantaje, facilitează crearea unui câmp magnetic rotativ. Acest câmp antrenează rotoarele celor mai comune și mai simple motoare asincrone trifazate.
Cele trei înfășurări statorice ale acestor motoare sunt în general conectate în stea sau în triunghi. Termenii "stea" și "delta", prescurtați S și D, sunt utilizați în literatura străină. Cea mai frecventă denumire mnemotehnică este D și Y, ceea ce poate duce uneori la confuzii - D poate fi folosit atât pentru a indica "stea", cât și "delta".
Conținut
Tensiuni de fază și de linie
Pentru a înțelege diferențele dintre conexiunile de înfășurare, este mai întâi necesar să înțelegem noțiunile de tensiuni de fază și tensiuni de linie. O tensiune de fază este tensiunea dintre începutul și sfârșitul unei faze. Tensiunea liniară este tensiunea dintre aceleași terminale ale unor faze diferite.
Pentru o rețea trifazată, tensiunile de linie sunt tensiunile dintre faze, de exemplu A și B, iar tensiunile de fază sunt tensiunile dintre fiecare fază și conductorul neutru.
Astfel, tensiunile Ua, Ub, Uc vor fi tensiuni de fază, iar Uab, Ubc, Uca vor fi tensiuni de linie. Diferența dintre aceste tensiuni este de o singură dată. Astfel, pentru o rețea domestică și industrială de 0,4 kV, tensiunile de linie sunt de 380 de volți, iar tensiunile de fază sunt de 220 de volți.
Conectarea înfășurărilor motorului în conexiune stea
Într-o conexiune în stea, cele trei înfășurări sunt unite într-un punct comun cu capetele lor în formă de stea. Capetele libere sunt conectate fiecare la o fază diferită. În unele cazuri, punctul comun este conectat la bara neutră a sistemului de alimentare.
Figura arată că, pentru această conexiune, tensiunea de fază a rețelei este aplicată la fiecare înfășurare (pentru rețelele de 0,4 kV - 220 volți).
Conectarea înfășurării motorului electric în conexiune delta
În circuitul delta, capetele înfășurării sunt conectate în serie. Se formează un fel de cerc, dar în literatura de specialitate se folosește denumirea de "delta", datorită aspectului frecvent utilizat. Firul neutru în această versiune nu are unde să fie conectat.
Evident, tensiunile aplicate fiecărei înfășurări vor fi liniare (380 volți pe înfășurare).
Compararea schemelor de cablare între ele
Pentru a compara cele două circuite unul față de celălalt, este necesar să se calculeze puterea electrică dezvoltată de motorul electric pentru una sau cealaltă conexiune. Pentru a face acest lucru, luați în considerare conceptele de curent de linie (Ilin) și curent de fază (Iphase). Curentul de fază este curentul care circulă prin înfășurarea de fază. Curentul liniar circulă printr-un conductor conectat la terminalul înfășurării.
În rețelele de până la 1000 de volți, sursa de energie electrică este un transformatorSecundarul unui transformator ale cărui înfășurări sunt conectate în stea (altfel nu ar fi posibil să se asigure un conductor neutru) sau al unui generator ale cărui înfășurări sunt conectate în același mod.
Se poate observa din figură că, în cazul conexiunii în stea, curenții din conductoare și curenții din înfășurările motorului sunt egali. Curentul într-o fază este determinat de tensiunea de fază:
![\[I_faz=\frac{U_faz}{Z}\]](https://bgk.electricianexp.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f4518d61a0fe68758ecd5221efdc8d3a_l3.png "Redat de QuickLaTeX.com")
unde Z este rezistența de înfășurare a unei faze, se poate presupune că acestea sunt egale. Se poate scrie că
![{\[I_faz=I_lin\]]]](https://bgk.electricianexp.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-be70a1b78bb7c7fd8a17275f34f188ee_l3.png "Redat de QuickLaTeX.com")
În cazul conexiunii în triunghi, curenții sunt diferiți - sunt determinați de tensiunile de linie aplicate la rezistența Z:
![\[I_faz=\frac{U_lin}{Z}\]](https://bgk.electricianexp.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-04741f4af117efbb0661c26c4ee10334_l3.png "Redat de QuickLaTeX.com")
Prin urmare, în acest caz 
.
Acum putem compara puterea totală (
) consumate de motoarele din diferite circuite.
- pentru o conexiune în stea, puterea aparentă este
; - pentru conexiunea în triunghi, puterea aparentă este
.
Astfel, în cazul conexiunii în stea, motorul dezvoltă o putere de trei ori mai mică decât în cazul conexiunii în triunghi. Acest lucru are și alte efecte pozitive:
- curenții de pornire sunt reduși;
- motorul funcționează și pornește mai ușor;
- motorul poate face față la suprasarcini de scurtă durată;
- comportamentul termic al motorului asincron devine mai blând.
Reversul medaliei este că un motor cu o înfășurare în stea nu își poate dezvolta puterea maximă. În unele cazuri, cuplul poate să nu fie suficient pentru a roti rotorul.
Modalități de comutare a circuitelor stea-triunghi
Majoritatea motoarelor sunt proiectate astfel încât să se poată efectua comutarea de la o conexiune la alta. Începuturile și capetele înfășurărilor sunt amplasate pe blocul de borne, astfel încât steaua poate fi conectată în triunghi prin simpla schimbare a poziției plăcuțelor de înfășurare.
Proprietarul motorului electric poate alege dacă dorește o pornire ușoară, cu curenți de pornire mici și o funcționare lină sau cea mai mare putere dezvoltată de motor. În cazul în care sunt necesare ambele, este posibilă comutarea automată cu ajutorul unor contactoare de mare putere.
Atunci când se apasă butonul de pornire SB2, motorul este pornit în configurație stea. Contactorul KM3 este alimentat, contactele sale interblochează cablurile de înfășurare ale motorului pe o parte. Cablurile opuse sunt conectate la rețeaua electrică, fiecare la o fază diferită, prin intermediul contactelor de la KM1. Când acest contactor este alimentat, tensiunea trifazică este aplicată la înfășurări și rotorul motorului este antrenat. După un anumit timp setat pe releul KT1, bobina KM3 este comutată, este dezactivată, contactorul KM2 este activat, comutând înfășurările în triunghi.
Schimbarea treptelor de viteză are loc după ce motorul a prins viteză. Acest moment poate fi monitorizat prin intermediul senzorului de viteză, dar în practică este mai simplu. Comutarea este controlată de releu de timp - după 5-7 secunde, se presupune că procesul de pornire s-a încheiat și că motorul poate fi comutat la puterea maximă. Funcționarea prelungită peste sarcina de pornire poate deteriora unitatea.
La efectuarea acestei operațiuni trebuie să se țină seama de următoarele:
- Cuplul de pornire al unui motor conectat în stea este considerabil mai mic decât cel al unui motor conectat în triunghi, astfel încât un motor cu condiții de pornire dificile nu poate fi întotdeauna pornit în acest mod. Pur și simplu nu pornește. Astfel de cazuri includ pompele acționate electric care funcționează cu contrapresiune etc. Astfel de probleme pot fi rezolvate prin utilizarea unui motor cu rotor de fază prin creșterea lină a curentului de excitație la pornire. Pornirea în stea reușită este utilizată în cazul pompelor centrifuge care funcționează pe o poartă închisă, sarcini de ventilator pe arborele motorului etc.
- Înfășurările motorului electric trebuie să fie capabile să reziste la tensiunea de linie a rețelei. Este important să nu se confunde motoarele D/Y 220/380 volți (de obicei, motoare de inducție de mică putere de până la 4 kW) cu motoarele D/Y 380/660 volți (de obicei, motoare de 4 kW și peste). Rețeaua de 660 de volți nu este aproape niciodată utilizată, dar numai motoarele electrice cu această tensiune nominală pot fi utilizate pentru comutarea stea-triunghi. O unitate trifazată de 220/380 poate fi comutată numai în conexiune stea. Acestea nu trebuie să fie utilizate în circuitul de comutare.
- Trebuie să se respecte o pauză între oprirea contactorului stea și pornirea contactorului triunghiular pentru a evita suprapunerea. Dar nu trebuie să fie crescută prea mult pentru a evita ca motorul să se blocheze. Dacă realizați singur circuitul, este posibil ca acesta să trebuiască să fie ajustat experimental.
De asemenea, se utilizează comutația inversă. Acest lucru are sens dacă un motor puternic funcționează temporar cu o sarcină mică. Factorul de putere este scăzut deoarece consumul de putere activă este determinat de ciclul de funcționare al motorului. Puterea reactivă este determinată în principal de inductanța înfășurărilor, care este independentă de sarcina de pe arbore. Pentru a îmbunătăți raportul dintre consumul de putere activă și reactivă, înfășurările pot fi comutate într-o dispunere în stea. Acest lucru se poate face și manual sau automat.
Circuitul de comutare poate fi asamblat cu elemente discrete - relee de timp, contactoare (demaroare) etc. Există, de asemenea, soluții disponibile în comerț care integrează circuitul de comutare automată într-o singură carcasă. Tot ce trebuie să faceți este să conectați motorul și alimentarea trifazică la bornele de ieșire. Astfel de dispozitive pot avea denumiri diferite, de exemplu "releu de pornire" etc.
Comutarea înfășurărilor motorului în diferite circuite prezintă avantaje și dezavantaje. Cunoașterea avantajelor și dezavantajelor reprezintă baza pentru o funcționare corectă. Apoi, motorul va dura mult timp, aducând un efect maxim.
Articole conexe:
