Переключатель «звезда-треугольник» изменяет схему подключения шестиклемного двигателя с «звезды» на «треугольник» во время разгона, благодаря чему двигатель запускается при пониженном напряжении, а затем работает при полном напряжении. В схеме «звезда» на каждую обмотку подается фазное напряжение; в схеме «треугольник» — линейное напряжение. Именно это единственное изменение позволяет снизить пусковой ток, а также ограничивает применение переключателя только теми двигателями, обмотки которых рассчитаны на такую схему.
Переключатель — это лишь часть схемы. Для запуска по схеме «звезда-треугольник» необходим переход, который должен происходить с нужной скоростью, в правильном порядке и с паузой перед установлением второго соединения. Даже если переключатель выбран правильно, но переход выполнен неверно, двигатель всё равно запустится некорректно.
Почему двигатель запускается в звездообразной схеме
В двигателе с шестью выводами оба конца каждой обмотки выведены в клеммную коробку: U1, V1, W1 на одном конце и U2, V2, W2 — на другом. Именно такая схема делает возможным переключение «звезда-треугольник», поскольку позволяет подключать три обмотки в любой из этих конфигураций без вскрытия корпуса двигателя.
В звездообразном соединении U2, V2 и W2 соединяются в одной точке. Каждая обмотка в этом случае расположена между одной фазой и точкой соединения звезды, поэтому на ней присутствует фазное напряжение системы — около 230 В при напряжении питания 400 В. В треугольнике каждая обмотка расположена между двумя фазами и на ней присутствует полное линейное напряжение 400 В.
| Звезда (стартовый состав) | Дельта (бег) | |
|---|---|---|
| Напряжение на каждой обмотке | Напряжение в сети ÷ √3, примерно 230 В | Напряжение в сети, 400 В |
| Пусковой ток | Около одной трети прямых онлайн-заказов | Полный ток прямого подключения |
| Пусковой момент | Около одной трети прямых онлайн-заказов | Полный крутящий момент |
| Где это используется | Только разгон, несколько секунд | Непрерывная работа |
И ток, и крутящий момент снижаются примерно до одной трети, что и является компромиссом. Запуск по схеме «звезда-треугольник» подходит только в тех случаях, когда нагрузку можно разгонять с помощью одной трети полного крутящего момента — это вентиляторы, насосы, компрессоры и аналогичные нагрузки, которые запускаются без нагрузки или с небольшой нагрузкой. Двигатель, которому приходится запускаться под полной нагрузкой, в режиме «звезда» просто заглохнет и никогда не достигнет переходной скорости.
К чему подключается переключатель в каждом положении
Трехпозиционный переключатель «звезда-треугольник» имеет шесть выходных клемм и набор переключающих контактов. В положении 1 он подключает питание к U1, V1 и W1 и соединяет U2, V2 и W2 между собой. В положении 0 все цепи разомкнуты. В положении 2 он сохраняет подключение питания к U1, V1, W1 и переключает второй набор выводов таким образом, что каждая обмотка соединяется с соседней: U2 с V1, V2 с W1, W2 с U1.
| Позиция | Поставка в | U2 / V2 / W2 | Напряжение обмотки |
|---|---|---|---|
| Звезда (1) | U1, V1, W1 | Соединены в одной точке, образующей звезду | Напряжение на фазе |
| Выкл. (0) | Открыть | Открыть | Нет |
| Дельта (2) | U1, V1, W1 | Подключены к V1, W1 и U1 соответственно | Сетевое напряжение |
Именно эта схема соединений и является той частью, в которой происходит неправильное подключение. В схеме «дельта» U2 подключается не к V2, а к V1. Три конца соединены перекрестно, а не по схеме «звезда», и их подключение в неправильном порядке приводит либо к отсутствию вращения, либо к короткому замыканию в обмотках.
Переключатель «звезда-треугольник» или пускатель «звезда-треугольник»?
Выключатель и пускатель выполняют одну и ту же электрическую функцию разными способами и подходят для разных щитов.
| Переключатель «звезда-треугольник» | Пускатель «звезда-треугольник» (контакторы) | |
|---|---|---|
| Переход | Ручной, с регулировкой времени оператором | Автоматический режим, таймер или реле тока |
| Блокировка | Механический, в выключателе | Электрические и механические соединения между контакторами |
| Повторяемость | Зависит от оператора | Последовательный |
| Пульт дистанционного управления | Нет | Да |
| Лучшее для | Небольшие двигатели, локальное управление, периодический пуск | Производственное оборудование, автоматизированный завод |
Ручное переключение «звезда-треугольник» зависит от того, как оператор определит момент переключения рукоятки, и именно в этом заключается слабое место. Если переключить слишком рано, двигатель заглохнет или возникнет второй скачок тока; если слишком поздно — двигатель уже разгонится с пониженным крутящим моментом, что приведет к потере пусковой мощности. Этот переключатель подходит для небольших двигателей, когда оператор находится рядом с пультом управления; для любых автоматических систем требуется пускатель с контактором.
Оператор «Changeover» должен выполняться до оператора «Make»
Переход со схемы «звезда» на схему «треугольник» должен прерываться до установления соединения. Если контакты входящего «треугольника» замыкаются, пока точка «звезды» все еще подключена, две линии замыкаются на короткое через точку «звезды», и возникающий ток ограничивается только импедансом источника питания.
Именно поэтому переключатель «звезда-треугольник» имеет определённое среднее положение «выключено», а не просто переключается. Последовательность действий следующая: размыкание точки «звезды», ожидание погасания дуги, затем замыкание точки «треугольника». Кулачковый переключатель обеспечивает это механически; пускатель с контакторами — с помощью таймера и блокировки, благодаря чему контактор «звезды» отключается до того, как включится контактор «треугольника».
Эта же логика объясняет, почему переключатель «звезда-треугольник» никогда не может быть заменен переключателем. Переключатель имеет те же три положения, но его схема замыкания рассчитана на два источника питания одной нагрузки, а не на переключение трёх обмоток. Схема соединения обмоток отличается, и в переключателе среднее положение может не размыкать все шесть клемм.
Когда следует перейти на новый режим
Перед переходом двигатель должен достичь примерно 75–80 процентов своей рабочей скорости. В этот момент ток снижается настолько, что при работе в треугольнике не возникает второго сильного скачка напряжения, а крутящий момент, доступный в треугольнике, достаточен для завершения разгона.
На практике для большинства малых и средних двигателей это означает установку таймера на несколько секунд, которую настраивают на месте, отслеживая значение тока. Реле тока решает эту задачу более прямо: оно измеряет ток двигателя в режиме «звезда» и инициирует переход, когда ток снижается до заданной доли от пускового значения.
Следует знать о двух типах неисправностей. Слишком ранний переход приводит к скачку тока, величина которого почти не уступает скачку при прямом пуске, что сводит на нет всю идею. Слишком поздний переход означает, что двигатель работал в режиме «звезда» дольше, чем следовало бы, и двигатель, который все еще разгоняется в режиме «звезда», потребляет ток, превышающий номинальное значение для этого режима.
Выбор размера и подключение выключателя
- Убедитесь, что двигатель имеет соответствующую обмотку. На паспортной табличке должно быть указано треугольное подключение при сетевом напряжении, как правило, 400 В в треугольнике / 690 В в звезде. Двигатель с маркировкой 230 В в треугольнике / 400 В в звезде не может запускаться по схеме «звезда-треугольник» при напряжении питания 400 В.
- Убедитесь, что все клеммы выведены наружу. В коробке шесть клемм, с которых сняты соединительные провода. Двигатель, имеющий только три клеммы, перенастроить невозможно.
- Размер в соответствии с номинальной мощностью двигателя по напряжению питания, в соответствии с категорией использования двигателя, а не по тепловому току.
- Подключите U1, V1 и W1 со стороны питания а также U2, V2, W2 со стороны звездообразного узла, соблюдая последовательность, чтобы дельта-мосты располагались в нужных местах.
- Проверьте последовательность с помощью измерительного прибора Перед подачей напряжения: в звездообразной схеме должно наблюдаться непрерывное соединение между U2, V2 и W2, а в треугольной схеме — между U2 и V1, V2 и W1, W2 и U1.
- Проведите испытание с отключенной приводной нагрузкой в первый раз и убедитесь в правильном направлении по звезде, прежде чем доверяться переходу.
Если двигатель вращается в обратном направлении, поменяйте местами две фазы питания на входных клеммах. Переключение на концах обмотки приводит к одновременному изменению точек соединения «звезда» и «треугольник», что значительно затрудняет последующий анализ.
Еще одно замечание по поводу самого выключателя: выключатель «звезда-треугольник» является устройством для отключения нагрузки, и он размыкается под напряжением при каждом запуске двигателя. Это отличается от режима работы разъединителя, который можно размыкать только при отсутствии напряжения в цепи. Категория использования, указанная на паспортной табличке, показывает, с каким типом устройства вы имеете дело, и выключатель, выбранный исключительно по тепловому току, может оказаться неподходящим для условий эксплуатации, при которых он прерывает пусковой ток несколько раз за смену.
Ручной переключатель «звезда-треугольник» также имеет практическое ограничение по размеру двигателя. При мощности выше примерно 30 кВт пусковой ток и энергия дуги делают ручной переключатель неудобным в использовании и изнашивают контакты, поэтому на этом уровне на смену ему приходят пускатели с контакторами. При мощности ниже этого значения переключатель имеет компактную конструкцию, не требует прокладки управляющей проводки и позволяет оператору визуально контролировать его положение.
Ошибки, которые мешают работе пуска «звезда-треугольник»
- Двигатель не подходит для запуска по схеме «звезда-треугольник». Требуется двигатель на 400 В, подключенный по схеме «треугольник» к сети 400 В; двигатель на 230 В, подключенный по схеме «звезда» к сети 400 В, работает с неправильным магнитным потоком и перегревается.
- Мосты «Дельта» были установлены в звездном порядке. Подключение U2 к V2 вместо U2 к V1 приводит к тому, что двигатель не вращается или потребляет ток заблокированного ротора при соединении по треугольнику.
- Переход без перерыва. Звездообразная точка и мост «дельта» одновременно замкнули две линии, образовав короткое замыкание.
- Переход произошёл слишком рано. Пик тока при этом практически соответствует пику при пуске в режиме «прямого подключения», а пуск при пониженном напряжении не приносит никакой пользы.
- Использование переключателя. У него есть три положения, но схема контактов не подходит, и среднее положение может не обеспечить размыкание всех клемм.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Для чего нужен переключатель «звезда-треугольник»?
Он подключает шестивыводной двигатель по схеме «звезда» для пуска, а затем переключает его на схему «треугольник» для работы, что позволяет снизить пусковой ток примерно до одной трети по сравнению с пуском напрямую под сеть.
Почему схема «звезда-треугольник» снижает пусковой ток?
В схеме «звезда» на каждую обмотку подается фазное напряжение, а не линейное — примерно 58 процентов от него, поэтому ток, протекающий через каждую обмотку, снижается примерно до одной трети. Крутящий момент снижается в той же пропорции.
Можно ли любой двигатель запускать по схеме «звезда-треугольник»?
Только двигатель с шестью выводами и номинальным напряжением в треугольнике, соответствующим напряжению питания. Двигатель, обмотанный для работы в треугольнике при напряжении 230 В, не может запускаться по схеме «звезда-треугольник» при напряжении питания 400 В.
Когда следует переключить схему с соединения «звезда» на соединение «треугольник»?
При скорости, составляющей примерно 75–80 процентов от рабочей. На практике это означает установку таймера на несколько секунд или использование реле тока, которое запускает переходный процесс после снижения пускового тока.
Можно ли использовать переключатель для переключения схемы «звезда-треугольник»?
Нет. Переключатель имеет три положения, но другую схему соединения контактов; он предназначен для подключения двух источников питания к одной нагрузке. Для переключения «звезда-треугольник» обмотки должны быть перекрестно соединены в треугольнике и соединены в точке звезды при переключении в звезду.
Что произойдет, если переключение произойдет слишком рано?
Двигатель не разгоняется достаточно сильно, поэтому при треугольном подключении возникает скачок тока, близкий по величине к пуску с прямым подключением, и двигатель может заглохнуть вместо того, чтобы разгоняться.
Требуется ли для переключателя «звезда-треугольник» блокировка?
Выключатель оснащён механической блокировкой, которая принудительно переводит рукоятку в положение «выкл.». Пускатель на основе контакторов требует наличия электрической блокировки между контакторами «звезда» и «треугольник», а также таймера.
Используется ли схема «звезда-треугольник» на современных установках?
Да, в насосах, вентиляторах и компрессорах, где нагрузка нарастает плавно. На многих новых установках их заменили электронные устройства плавного пуска и приводы, однако в очень большом количестве существующих распределительных щитов по-прежнему используется схема «звезда-треугольник».
Подберите переключатель в соответствии с обмоткой
Переключатель «звезда-треугольник» — это простое устройство, которое работает только в том случае, если двигатель, схема подключения и переход выполнены правильно. Сам переключатель редко выходит из строя; чаще всего неисправности возникают в мостах треугольника или в системе синхронизации.
Схема подключения «звезда-треугольник» доступна на Серия LW26 и Серия LW40, наряду с механизмами реверса и переключения; полный ассортимент представлен на сайте Страницы, посвящённые поворотным переключателям и разъединителям. Если вы выбираете между выключателем и пускателем с контактором, то Руководство по выбору типов поворотных переключателей рассказывает о том, чем отличаются условия контактов, а также о механизм переключения камеры объясняет, как настраивается последовательность внутри коммутатора.
Пришлите нам данные с заводской таблички двигателя, напряжение питания и информацию о том, является ли запуск ручным или автоматическим, и мы проверим, возможен ли вообще запуск двигателя по схеме «звезда-треугольник», прежде чем составить коммерческое предложение на поставку выключателя.