Как подключить двигатель по схеме звезда-треугольник

Одним из весомых недостатков мощных асинхронных электродвигателей является их «тяжелый» пуск, который сопровождается огромными начальными токами в этот момент. В результате чего в сети появляется большой скачек напряжения. Такие «провалы» могут негативно сказаться на работу электроники или других электроагрегатов работающих на этой же линии.
Для плавного пуска используют схему включения «звезда-треугольник». При которой в начале запуска двигатель включается звездой, а когда вал мотора раскрутиться до рабочих оборотов электроника переключит его в схему треугольником.
Я покажу как собрать пусковой и управляющий блок, который будет не только управлять запуском и остановкой двигателя, но и при пуске будет менять схемы его включения.

Понадобится

Для подключения нам понадобятся:

• 3 пускателя, для управления силовой частью;
• приставка с выдержкой времени — реле времени регулируемое;
• 2 приставки с нормально открытыми и замкнутыми контактами;
• кнопки «Пуск» и «Стоп»;
• 3 лампочки, для наглядного вида работы пускателя;
• автоматический выключатель однополюсной.

Схема

Подключение проводится по заранее нарисованной схеме.

На схеме представлена силовая часть и цепи управления.

В силовую часть входят:

• вводной автоматический выключатель;
• 3 мощных пускателя, управляющие силовой цепью включения «звезда-треугольник»;
• электродвигатель.

При включении по схеме «звезда» работают первый и третий пускатели, при включении по схеме «треугольник» работают первый и второй пускатели. В силу отсутствия возможности подключения к сети 380 В ограничимся визуальным рассмотрением работы системы без двигателей.

К цепям управления относятся:

• автоматический выключатель однополюсный;
• кнопки «Пуск» и «Стоп»;
• три катушки пускателя;
• нормально замкнутый контакт;
• нормально открытый контакт;
• контакты реле времени.

Собираем схему для демонстрации работы автоматической системы.

Параллельно катушкам пускателя подключены сигнальные лампы, чтобы вы наглядно увидели работу.

Проверка системы

Включаем автоматический выключатель, тем самым подаем питание на всю схему. Нажимаем кнопку «Пуск» для запуска электродвигателя. И у нас притянулись первый и третий пускатели, загорелись лампочки 1 и 3 – означающие, что двигатель включен по схеме «звезда».

Через некоторое время срабатывает таймер, притягиваются первый и второй пускатели, загорелись лампочки 1 и 2 – что значит двигатель подключен по схеме «треугольник».

Время на приставке можно регулировать от 100 миллисекунд до 40 секунд. в зависимости от того, как быстро двигатель набирает обороты.

Нажимаем кнопку «Стоп» и все останавливается.
При подключении двигателя надо учитывать подключение фаз мотора. В данном случае на начало обмотки приходит фаза А, на конец обмотки фаза B. На начало второй обмотки должна приходить фаза В, на конец – фаза С. На начало третьей обмотки должна приходить фаза С, на конец – фаза А.

Смотрите видео

Обязательно посмотрите видео, где более подробно и наглядно изложен процесс работы и подключения всей схемы.

Реле времени для пуска двигателей РВП-3 на Дин рейку, Россия

• Плавный пуск электродвигателей

• Уменьшение пусковых токов электродвигателей

• Регулируемое время разгона

• Переключение со «ЗВЕЗДЫ» на «ТРЕУГОЛЬНИК» с задержкой 40 или 80мс

• 5 диапазонов установки времени срабатывания

• Индикация рабочего состояния реле «ЗВЕЗДА» и «ТРЕУГОЛЬНИК»

• Корпус шириной 18мм

НАЗНАЧЕНИЕ РЕЛЕ

 Реле времени пусковое РВП-3 предназначено для обеспечения плавного пуска мощных трёхфазных асинхронных электродвигателей, а также для уменьшения пусковых токов при включении двигателей. Уменьшение пусковых токов позволяет использовать в цепи пуска двигателя автоматы защиты на меньший ток срабатывания, что повышает надёжность защиты двигателя при перегрузках или аварии электропитания.
 

КОНСТРУКЦИЯ РЕЛЕ

 Реле выпускаются в унифицированном пластмассовом корпусе с передним присоединением проводов питания и коммутируемых электрических цепей. Крепление осуществляется на монтажную рейку-DIN шириной 35мм (ГОСТ Р МЭК 60715-2003) или на ровную поверхность. Для установки реле на ровную поверхность, фиксаторы замков необходимо переставить в крайние отверстия. Конструкция клемм обеспечивает надёжный зажим проводов сечением до 2,5мм². На лицевой панели реле расположены: потенциометр «Тр» для установки выдержки времени в пределах выбранного диапазона, переключатель «множитель» для задания временного диапазона и для выбора задержки времени «t_п» переключения со «ЗВЕЗДЫ» на «ТРЕУГОЛЬНИК», зелёный индикатор включения напряжения питания «U», жёлтый индикатор состояния пускателей «ТРЕУГОЛЬНИК» и красный индикатор состояния пускателей «ЗВЕЗДА».

РАБОТА РЕЛЕ

 Реле управляет питанием обмоток пускателей обеспечивающих подключение электродвигателя по схеме «ЗВЕЗДА» или «ТРЕУГОЛЬНИК» в процессе разгона и рабочего режима электродвигателя соответственно.
 Для управления электродвигателем используется два пускателя и реле. Пускатель для работы по схеме «ЗВЕЗДА» подключается на контакты 15 (16-18), пускатель для работы по схеме «ТРЕУГОЛЬНИК» — на контакты 25 (26-28). При подаче напряжения питания реле включается (загорается индикатор «U»), замыкаются контакты 15-18, начинается отсчёт времени разгона (Тр). По окончании времени разгона контакты 15-18 реле размыкаются, через время паузы (t_п) замыкаются контакты реле 25-28.
 Реле имеет 5 диапазонов выдержки времени. Временной диапазон выбирается с помощью переключателя «множитель». Время разгона (Тр) определяется путём умножения числа установленного потенциометром «Тр» на множитель выбранного диапазона. Одновременно с этим задаётся фиксированное время переключения (t_п) 40мс или 80мс в зависимости от зоны установки указателя переключателя «множитель». Реле выпускается в нескольких исполнениях по напряжению питания. Напряжение питания АС подаётся на клеммы «А1» и «А2». Для исполнения на напряжение питания DC «+Uпит» подаётся на клемму «А1», а «-Uпит» на клемму «А2».

 ВНИМАНИЕ: Переключение диапазонов и установка времени выдержки возможно только после снятия напряжения питания.
 

СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ РЕЛЕ

Вариант защиты до IP40

ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ РЕЛЕ

Пуск двигателя по схеме звезда-треугольник — производительность

От
Стивен Макфадьен
по 10.07.2014

Многие вопросы, присланные на сайт, связаны с пуском двигателя и в частности со звездой-треугольником. Для всех приложений, кроме самых простых, есть смысл провести более подробное исследование. Выполнение исследования программного обеспечения позволяет оценить как электрические характеристики, так и характеристики подключенных механических систем.

Эта заметка иллюстрирует на примере один из возможных подходов к изучению характеристик схемы запуска двигателя по схеме звезда-треугольник.

Пример

Будет рассмотрен относительно простой пример двигателя мощностью 15 кВт, питаемого непосредственно от источника, с нагрузкой, моделируемой простой инерцией. Будет легче изучить и понять принципы, если модель будет простой.

Технические параметры модели:

• 15 кВт, 380 В, 50 Гц, 1 пара полюсов, двигатель с короткозамкнутым ротором
• Сопротивление статора, R _S = 0,0258 PU и реактивность L _S = 0,0930 PU
• ROTORSANCE, R _R ‘ = 0,0145 PU, R _R ‘ = 0,0145 PU, R _R ‘ = 0,0145 PU и React ‘ ‘ = 0,0145 PU и React ‘ ‘ = 0,0145 PU и React ‘ ‘ = 0,0145. 0,0424 PU (ссылка на статор)
• Индуктивность магнитизации, L _M = 1,7562 PU
• Статор нулевой индуктивность L _O = 0,930 PU
• Подключен в Интеат -эртиа = 0. 15 KG.M. M.15.0057 2

Чтобы проиллюстрировать и понять работу пускателя двигателя, моделирование проводится в три этапа:

1. создание модели прямого пуска
2. модификация (1) для моделирования схемы звезда-треугольник -переходной пускатель
3. модификация (2) для модели пускателя с замкнутым переходом звезда-треугольник

Цепи пуска двигателя

При написании поста предполагается, что читатель имеет некоторое представление о пусковых цепях двигателя. Если вы не знакомы с этими типами цепей, вы можете обратиться к короткой вводной электронной книге по теме «Запуск и управление двигателем».

Сначала построив модель прямого действия, мы можем убедиться, что выходные данные соответствуют ожиданиям и что модель работает правильно. Выходные данные прямой онлайн-модели также дают нам базовую производительность, с которой можно сравнить результаты запуска по схеме «звезда-треугольник».

Модели для пуска по схеме «звезда-треугольник» охватывают две распространенные реализации открытого и закрытого перехода. При открытом переходе происходит разрыв мощности при переключении между звездой и треугольником, тогда как при закрытом переходе используются резисторы для устранения любого разрыва мощности.

Практическая реализация пускателей звезда-треугольник обычно использует реле времени для управления переключением. Примеры модели используют сигналы синхронизации, чтобы имитировать это поведение. Время перехода от запуска к треугольнику часто указывается как время, когда двигатель разогнался до 75–85% своей рабочей скорости. Чтобы исследовать это правило, мы рассмотрим три сценария, в которых переключение происходит на 70 %, 80 % и 90 % от полной скорости.

Примечание: с точки зрения моделирования было бы проще использовать сигналы фактической скорости для управления переключением. Однако использование сигналов синхронизации и их индивидуальная настройка могут упростить следование логике модели.

Моделирование схем

Модели были разработаны с использованием Simulink, и в посте даны лишь краткие объяснения того, как они работают. Для получения более подробной информации по любому аспекту вы можете посетить веб-сайт Simulink.

Используя модели, мы можем измерять и анализировать многочисленные параметры. Из них для рассмотрения были выбраны три, представляющие наибольший интерес для инженеров (и часто являющиеся предметом рассмотрения в учебниках):

• ток статора
• электрический крутящий момент
• скорость

Прямой пуск

Прямой пуск является простым. Сетевой контактор замыкается для подключения питания непосредственно к двигателю. Обмотки двигателя соединены по схеме треугольник.

Модель схемы прямого пуска

На иллюстрации (щелкните, чтобы увеличить изображение) показана схема, используемая для моделирования поведения прямого пуска от сети. Хотя модель довольно проста, я кратко объясню функцию каждого элемента:

• короткозамкнутая клетка асинхронной машины — моделирует динамическое поведение нашего двигателя (используя преобразование Парка dq0)
• источник трехфазного напряжения подает питание на цепь и сопротивление, R = 0,5 Ом моделирует импеданс источника и путь передачи
• выключатель (сетевой контактор) срабатывает через 0,4 с (задается параметром Ton) для подключения питания к двигателю
• три фазы напрямую подключены к положительному концу обмоток (~1)
• фазы также переставлены в «треугольнике» и подключены к отрицательному концу обмоток (~2)
• подключенная инерция представлена ​​элементом «Инерция»
• датчик «Ток статора» и клеммы (pu) разрешить выполнение измерений и отображение блока осциллографа

На приведенном ниже графике показаны результаты запуска моделирования.

Результаты прямого пуска

Результаты показывают, что можно ожидать от пускателя прямого пуска на основе фундаментальной теории. Скорость постепенно увеличивается до полной скорости, а электрический крутящий момент соответствует ожидаемому профилю и увеличивается, а затем падает, когда двигатель достигает скорости. Ток двигателя сначала высокий, а затем падает до нормального рабочего значения, когда двигатель достигает полной скорости.

Примечание: для всех, кто интересуется теорией электричества, более подробная информация приведена в нашей заметке об эквивалентной схеме асинхронного двигателя.

Скорость и крутящий момент представлены в расчете на единицу (о.е.). Для тока наносятся реальные значения, так как они представляют наибольший интерес для любого инженера, реализующего пусковую схему. Кроме того, наносятся как мгновенная, так и среднеквадратичная кривые тока.

Изучив результаты, можно сделать важные выводы:

• время до полной скорости составляет около 2,7 секунды
• ток полной нагрузки примерно 166 А
• пусковой ток примерно 21 А (в 7,9 раз больше рабочего тока) — on-line модель работает с обмоткой двигателя по схеме звезда. На изображении показано, что это достигается подключением отрицательных обмоток (~2) к земле. Целью этого является получение временных точек для переходов звезда-дельта.

  Создание обмотки звездой

  Выход (не показан) соответствует сценарию соединения треугольником, но пусковые токи меньше (и, следовательно, крутящий момент), а время разгона больше.

  Исследуя график скорости, находим продолжительность (начиная с t =0), при которой двигатель разгонялся до интересующих нас точек переключения.

  • 70 % полной скорости за 3,13 секунды
  • 80 % полной скорости за 3,36 секунды
  • 90 % от полной скорости за 3,48 секунды

  Открытый переход звезда-треугольник

  В пускателе с открытым переключением звезда-треугольник мощность сначала подается на обмотку в конфигурации звезды. После соответствующей временной задержки питание отключается, обмотки перенастраиваются на треугольник и питание снова подключается. Временная задержка между отключением двигателя по схеме «звезда» и повторным подключением по схеме «треугольник» обычно составляет около 40 мс.

  Используя результаты прямого онлайн-исследования (обмотка, соединенная звездой), временные характеристики для нашей 70% схемы звезда-треугольник могут быть описаны как:

  1. Ton в 0,4 с — питание подключено, контактор «звезда» замкнут, контактор «треугольник» разомкнут
  2. Ts в 3,53 с (3,13 + 0,4) — контактор «звезда» разомкнут
  3. Td в 3,57 с (3,53 + 0,04) — контакт «треугольник» замкнут

     3

     3

   

  Для короткой руки три рассматриваемых сценария могут быть выражены следующим образом:

  1. 70% — 0,4, 3,53, 3,57
  2. 80% — 0,4, 3,76, 3,80

  2,9032 8, 03 — 0,8, 3,8

   

  Модель открытого перехода звезда-треугольник

  Модель открытого перехода звезда-треугольник очень похожа на модель пускателя прямого пуска. Дополнительными элементами являются:

  • контакт звезда для первоначальной установки обмотки двигателя в пусковую конфигурацию, которая отключается по истечении времени, заданного Ts
  • контактор треугольника для установки обмотки двигателя в конфигурацию треугольника по истечении времени, заданного Td

   

  После запуска моделирования у нас есть следующие графики производительности:

  Результаты открытого перехода звезда-треугольник (70% случаев)

   

  Результаты открытого перехода звезда-треугольник (среднеквадратичное значение тока, 80% случаев)

  Результаты открытого перехода звезда-треугольник, 90% случаев (среднеквадратичное значение) случай)

   

  Из кривых видно, что пусковой ток двигателя уменьшился. Уменьшение пускового тока двигателя является основной причиной использования пускателя по схеме звезда-треугольник. Хотя пусковой ток был уменьшен, момент ускорения также уменьшился, в результате чего двигателю требуется больше времени для разгона до полной скорости.

  Пример 70 % показывает значительный всплеск при переключении, что приводит к падению напряжения, которое не лучше, чем при использовании пускателя прямого пуска. В зависимости от di / dt и величины это может часто создавать более серьезные проблемы, чем использование более простого прямого запуска. Это типично для плохо сконфигурированного пускателя со звезды на треугольник, и поэтому часто предпочитают пускатель с закрытым переходом.

  Примечание: рассмотрение поведения ускоряющего момента и поведения любой подключенной механической нагрузки часто является причиной проведения исследования. Хотя мы не будем этого делать в этом посте, надеюсь, читатель увидит, как это можно сделать.

  По сравнению с прямым пуском от сети основными электрическими параметрами являются:

  2,7 3,7 Ток полной нагрузки, А 21 21 Пусковой ток, А

  9062720271

  81 Начальный ток, x (Times Full Load) 7,9 3,8

  Звездный дельта. обмотки, гарантирующие, что двигатель никогда не будет отключен от источника питания.

  Определение размеров резистора может быть затруднено, и подобные модели могут очень помочь. Для этого примера размер резистора выбран исходя из 30% падения напряжения на резисторе:

   R=0,3×VLNIa

  В _LN — напряжение линии к нейтрали (2220 В) и I _a — пусковой ток (81 А). Применение формулы дает расчетное сопротивление R = 0,8148 Ом.

  Модель схемы с замкнутым переходом звезда-треугольник

  Модель замкнутого перехода звезда-треугольник представляет собой небольшую модификацию примера с открытым переходом, где: одновременно с размыканием контактора звезды (Tr1 = Td)

Для краткости нас интересует только то, что происходит с текущим всплеском в случае 70%.

Результаты замкнутого перехода звезда-треугольник (случай 70%)

Как видно, всплеск тока значительно уменьшился, что ясно показывает, что даже влияние резисторов улучшает характеристики плохо синхронизированного переключения.

Примечание. Величина пускового тока все еще немного выше, чем хотелось бы, но с помощью модели для регулировки размера резистора можно уменьшить его. Оптимизация размера резистора (и других компонентов) достигается за счет моделирования пусковых цепей.

Заключение

Как было показано, исследование пусковых цепей двигателя не является обременительным, и тем не менее оно дает подробное представление о функционировании двигателя и нагрузки при запуске и в установившихся условиях.

Хотя приведенный пример упрощен, его так же легко расширить, чтобы представить реальные условия сети и/или выполнить различные сценарии «что, если», рассмотреть другие методы пуска или другие параметры (например, резистор I ² т потерь).

Обзор продуктов | Шнайдер Электрик

• Жилой сектор и малый бизнес

• se.com/ww/en/work/products/building-automation-and-control/»>

  Автоматизация и управление зданием

• Низковольтные изделия и системы

• Аккумулятор солнечной энергии и энергии

• Доступ к энергии

• Распределение среднего напряжения и автоматизация сети

• se.com/ww/en/work/products/critical-power-cooling-and-racks/»>

  Критическая мощность, охлаждение и стойки

• Промышленная автоматизация и управление

Верхние диапазоны

Верхние диапазоны

Верхние диапазоны

Верхние диапазоны

Верхние диапазоны

Верхние диапазоны

Верхние диапазоны

Верхние диапазоны

• Диапазоны: 77

• Диапазоны: 57

• Диапазоны: 39

• Ассортимент: 24

  Откройте для себя широкий выбор кнопок, переключателей и сигнальных ламп для большинства промышленных применений.