三相电流系统是由俄罗斯科学家 M.O.Dolivo-Dobrovolsky 在十九世纪后期开发的。三相电压相对于彼此偏移 120 度,除其他优点外,还可以轻松创建旋转磁场。该磁场会带动最常见和最简单的三相异步电动机的转子。
这种电动机的三个定子绕组在大多数情况下通过星形或三角形电路连接。国外文献中使用的术语“star”和“delta”,缩写为S和D。一个更常见的助记符号是 D 和 Y,这有时会导致混淆——字母 D 可以标记为“星形”和“三角形”。
相电压和线电压
要了解绕组连接之间的区别,我们首先需要了解 相电压和线电压的概念.相电压是一相开始和结束之间的电压。线性 - 在不同相位的相同端子之间。
对于三相网络,线电压是相之间的电压,例如 A 和 B,相电压是每相和中性导体之间的电压。
因此电压 Ua、Ub、Uc 将是相电压,而 Uab、Ubc、Uca 将是线电压。这些电压相差两倍。因此,对于 0.4 kV 家庭和工业网络,线电压为 380 伏,相电压为 220 伏。
以星形连接方式连接电机绕组
在星形连接中,三个绕组与其星形点连接在一个公共点。每个自由端都连接到它们自己的相位。在某些情况下,公共点连接到电力系统的中性母线。
从图中您可以看到,对于这种连接,每个绕组都施加了一个网络相电压(对于 0.4 kV 网络 - 220 伏)。
根据三角形电路连接电动机绕组
在三角形电路中,绕组的末端串联。得到了一个奇特的圆圈,但由于经常使用的布局,“delta”这个名字在文献中被接受。此变体中的中性线无处可连接。
显然,施加到每个绕组的电压将是线性的(每个绕组 380 伏)。
接线图相互比较
为了将两个电路相互比较,我们必须计算电动机通过一个或另一个连接产生的电功率。为此,请考虑线电流 (Ilin) 和相电流 (Iphase) 的概念。相电流是流过相绕组的电流。线性电流流过连接到绕组输出的导体。
在高达 1000 伏的网络中,电力来源是 变压器采用星形接法(否则不能布置中性导体)的变压器或绕组以相同方式连接的发电机的次级绕组。
从图中可以看出,采用星形连接时,导体中的电流和电机绕组中的电流相等。相中的电流由相电压决定:
式中 Z 为一相绕组电阻,可取相等。可以这样写
对于三角形连接电流是不同的 - 它们由施加到电阻 Z 的线电压决定:
因此,对于这种情况 .
现在我们可以比较总功率() 由具有不同电路的电机消耗。
- 对于星形连接,总功率为 ;
- 对于三角形连接,总功率为 .
因此,当进行星形连接时,电机产生的功率是三角形连接时的三倍。这也有其他积极影响:
- 浪涌电流降低;
- 电机运行和启动更平稳;
- 电动机能很好地处理短时过载;
- 异步电机的热模式变得更加节省。
硬币的另一面 - 带有“星形”绕组的电机无法发挥最大功率。在某些情况下,扭矩甚至可能不足以旋转转子。
切换星三角电路的方式
大多数电机的设计方式使得它们可以从一个连接图切换到另一个连接图。为此,绕组的起点和终点在端子上引出,以便通过简单地改变焊盘的位置,可以从星形变为三角形,反之亦然。
电动机的所有者可以选择他需要的东西 - 具有低启动电流和平稳运行的软启动或电动机开发的最高功率。如果两者都需要,可以使用强大的接触器自动切换。
按下 SB2 启动按钮时,电机以星形配置启动。接触器 KM3 通电,其触点将一侧的电机绕组引线短路。相反的引线连接到电源,每条引线都通过 KM1 的触点连接到自己的相位。当该接触器通电时,三相电压被施加到绕组并驱动电动机转子。在继电器 KT1 上设置一定时间后,线圈 KM3 接通,断电,接触器 KM2 接通,将绕组切换成三角形。
转换发生在发动机转数之后。这个时刻可以由速度传感器监控,但实际上它更简单。转换受控 时间继电器 - 5-7秒后认为启动过程完成,发动机可以切换到最大功率。这个时刻没有必要拖延,因为长时间工作超过“星”的允许负载可能会导致电驱动故障。
实施此模式时必须牢记以下几点:
- 绕组接“星形”的电机的启动转矩远低于“三角形”接法的电动机的这一特性值,因此,以这种方式启动重启动条件的电动机并不总是可行的。它根本不会轮换。此类情况包括带背压运行的电驱动泵等。此类问题通过相位转子电机通过在启动时平滑增加励磁电流来解决。成功的星形启动用于在关闭门上运行的离心泵,以防电机轴上的风扇负载等。
- 电动机绕组必须能够承受电源的线电压。重要的是不要混淆 D/Y 220/380 伏电机(通常为 4 kW 的低功率感应电机)和 D/Y 380/660 伏电机(通常为 4 kW 及以上)。660 伏电网几乎从未使用过,但只有具有此额定电压的电动机才能用于星三角开关。 220/380 驱动器只能用于星形连接的三相系统。它们不得用于开关电路中。
- 在关闭星形接触器和打开三角形接触器之间必须有一个暂停,以避免重叠。但不得增加超过其极限,以防止电机停止。如果您自己制作电路,则可能需要通过实验将其拾取。
也使用反向切换。如果一个强大的电机在小负载下暂时工作,这是有道理的。在这种情况下,它的功率因数很低,因为有功功率消耗是由电动机的负载水平决定的。无功功率主要由绕组的电感决定,与轴上的负载无关。为了提高有功和无功功耗的比例,可以将绕组切换为星形电路。这也可以手动或自动完成。
开关方案可以组装在离散元件上 - 时间继电器、接触器(启动器)等。现成的解决方案也可以将自动开关电路组合在一个外壳中。只需将电动机连接到输出端子和三相电网的电源。此类设备可能有不同的名称,例如“启动时间继电器”等。
根据不同方案连接电机绕组有其优点和缺点。胜任操作的基础是了解所有的利弊。然后电机将持续很长时间,带来最大的效果。
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