Das System des dreiphasigen elektrischen Stroms wurde Ende des 19. Jahrhunderts vom russischen Wissenschaftler M. O. Dolivo-Dobrovolsky entwickelt. Drei Phasen, deren Spannung unter anderem um 120 Grad gegeneinander verschoben ist, machen es einfach, ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen. Dieses Feld trägt die Rotoren der gängigsten und einfachsten Drehstrom-Asynchronmotoren mit sich.
Die drei Statorwicklungen solcher Elektromotoren sind meist nach dem Schema „Stern“ oder „Dreieck“ verschaltet. In der ausländischen Literatur werden die Begriffe „Stern“ und „Delta“ verwendet, abgekürzt als S und D. Gebräuchlicher ist die mnemotechnische Bezeichnung D und Y, was mitunter zu Verwechslungen führen kann – der Buchstabe D kann sowohl als „Stern“ als auch als „Stern“ bezeichnet werden "Dreieck".
Inhalt
Phasen- und Leitungsspannungen
Um die Unterschiede zwischen den Methoden zum Verbinden der Wicklungen zu verstehen, müssen Sie zuerst verstehen mit den Konzepten der Phasen- und linearen Spannungen. Phasenspannung ist die Spannung zwischen Anfang und Ende einer Phase. Linear - zwischen denselben Schlussfolgerungen verschiedener Phasen.
Bei einem dreiphasigen Netz sind verkettete Spannungen Spannungen zwischen den Phasen, z. B. A und B, und Phasenspannungen liegen zwischen jeder Phase und dem Neutralleiter.
Die Spannungen Ua, Ub, Uc sind also phasengleich und Uab, Ubc, Uca sind linear. Diese Spannungen sind unterschiedlich. Für ein Haushalts- und Industrienetz von 0,4 kV betragen die linearen Spannungen also 380 Volt und die Phasenspannungen 220 Volt.
Anschluss der Motorwicklungen nach dem "Stern" -Schema
Bei der Verbindung der Phasen eines Elektromotors mit einem Stern werden die drei Wicklungen an ihren Anfängen an einem gemeinsamen Punkt miteinander verbunden. Die freien Enden sind jeweils mit einer eigenen Phase des Netzwerks verbunden. In einigen Fällen ist der gemeinsame Punkt mit dem neutralen Bus des Stromversorgungssystems verbunden.
Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass für diese Einbeziehung die Phasenspannung des Netzwerks an jede Wicklung angelegt wird (für Netzwerke von 0,4 kV - 220 Volt).
Anschließen der Motorwicklungen nach dem "Dreieck" -Schema
Beim "Dreieck"-Schema sind die Enden der Wicklungen in Reihe miteinander verbunden. Es stellt sich eine Art Kreis heraus, aber in der Literatur wird der Name "Dreieck" wegen des oft verwendeten Stils akzeptiert. In dieser Ausführungsform gibt es keinen Anschluss für den Neutralleiter.
Offensichtlich sind die an jede Wicklung angelegten Spannungen linear (380 Volt pro Wicklung).
Vergleich der Anschlussschemata untereinander
Um beide Schemata miteinander zu vergleichen, ist es notwendig, die vom Elektromotor während des einen oder anderen Einschlusses entwickelte elektrische Leistung zu berechnen. Dazu müssen die Konzepte von linearen (Ilin) und Phasenströmen (Iphase) berücksichtigt werden.Phasenstrom ist der Strom, der durch die Phasenwicklung fließt. Der Leitungsstrom fließt durch den Leiter, der mit dem Anschluss der Wicklung verbunden ist.
In Netzen bis 1000 Volt ist die Stromquelle Transformator, dessen Sekundärwicklung durch einen "Stern" eingeschaltet wird (andernfalls ist es unmöglich, einen Neutralleiter zu organisieren) oder einen Generator, dessen Wicklungen auf die gleiche Weise verbunden sind.
Die Abbildung zeigt, dass bei einer Verbindung mit einem "Stern" die Ströme in den Leitern und die Ströme in den Motorwicklungen gleich sind. Der Phasenstrom wird durch die Phasenspannung bestimmt:
![\[I_faz=\frac{U_faz}{Z}\]](https://volt.housecope.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f4518d61a0fe68758ecd5221efdc8d3a_l3.png "Gerendert von QuickLaTeX.com")
wo Z der Widerstand der Wicklung einer Phase ist, können sie gleich genommen werden. Das kann man schreiben
![\[I_faz=I_lin\]](https://volt.housecope.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-be70a1b78bb7c7fd8a17275f34f188ee_l3.png "Gerendert von QuickLaTeX.com")
Bei einer Dreieckschaltung sind die Ströme unterschiedlich - sie werden durch die an den Widerstand Z angelegten linearen Spannungen bestimmt:
![\[I_faz=\frac{U_lin}{Z}\]](https://volt.housecope.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-04741f4af117efbb0661c26c4ee10334_l3.png "Gerendert von QuickLaTeX.com")
Daher für diesen Fall 
.
Jetzt können wir die Gesamtleistung vergleichen (
), verbraucht von Elektromotoren mit unterschiedlichen Schemata.
- bei einer Sternschaltung ist die Gesamtleistung
; - bei einer Dreieckschaltung ist die Gesamtleistung
.
So entwickelt der Elektromotor beim Einschalten durch einen „Stern“ eine dreimal geringere Leistung als beim Anschluss an einen Dreieck. Es führt auch zu anderen positiven Folgen:
- Anlaufströme werden reduziert;
- Motorbetrieb und -start werden sanfter;
- der Elektromotor kommt mit kurzzeitigen Überlastungen gut zurecht;
- das thermische Regime des Asynchronmotors wird sanfter.
Die Kehrseite der Medaille ist, dass ein Motor mit Sternwicklung keine maximale Leistung entwickeln kann. In einigen Fällen reicht das Drehmoment möglicherweise nicht einmal aus, um den Rotor zu drehen.
Möglichkeiten zum Schalten von Stern-Dreieck-Schaltungen
Das Design der meisten Elektromotoren ermöglicht das Umschalten von einem Anschlussschema zum anderen.Dazu werden auf dem Terminal die Anfänge und Enden der Windungen angezeigt, sodass durch einfaches Verändern der Position der Overlays aus einem „Stern“ ein „Dreieck“ und umgekehrt werden kann.
Der Besitzer des Elektromotors kann selbst wählen, was er braucht - einen sanften Start mit kleinen Anlaufströmen und ruhigem Lauf oder die größte vom Motor entwickelte Leistung. Benötigen Sie beides, schalten Sie automatisch über leistungsstarke Schütze.
Wenn der Startknopf SB2 gedrückt wird, wird der Elektromotor gemäß dem "Stern"-Schema eingeschaltet. Das Schütz KM3 wird angezogen, seine Kontakte schließen die Ausgänge der Motorwicklungen auf einer Seite. Die entgegengesetzten Schlussfolgerungen sind mit dem Netzwerk verbunden, jede mit ihrer eigenen Phase durch die KM1-Kontakte. Wenn dieses Schütz eingeschaltet wird, wird eine dreiphasige Spannung an die Wicklungen angelegt und der Rotor des Elektromotors wird angetrieben. Nach einiger Zeit, die am KT1-Relais eingestellt ist, schaltet die KM3-Spule, sie wird stromlos, das KM2-Schütz schaltet ein und schaltet die Wicklungen in ein „Dreieck“.
Das Umschalten erfolgt, nachdem der Motor an Drehzahl gewonnen hat. Dieser Moment kann durch den Geschwindigkeitssensor gesteuert werden, aber in der Praxis ist alles einfacher. Die Umschaltung erfolgt kontrolliert Zeitrelais - Nach 5-7 Sekunden gelten die Startvorgänge als abgeschlossen und Sie können den Motor im Maximalleistungsmodus einschalten. Es lohnt sich nicht, diesen Moment zu verzögern, da ein längerer Betrieb mit einer Überschreitung der zulässigen Belastung für den "Stern" zum Ausfall des Elektroantriebs führen kann.
Beachten Sie bei der Implementierung dieses Modus Folgendes:
- Das Anlaufmoment eines Motors mit Sternwicklung ist deutlich geringer als der Wert dieser Kennlinie eines Elektromotors mit Dreieckschaltung, so dass ein Anlaufen eines Elektromotors bei schwierigen Anlaufbedingungen auf diese Weise nicht immer möglich ist. Es kommt einfach nicht in Rotation. Solche Fälle umfassen elektrisch angetriebene Pumpen, die mit Gegendruck arbeiten usw. Ähnliche Probleme werden mit Hilfe von Motoren mit Phasenrotor gelöst, die den Erregerstrom beim Start sanft erhöhen. Sternstart wird erfolgreich eingesetzt bei Arbeiten mit Kreiselpumpen, die an einem geschlossenen Ventil arbeiten, bei Lüfterlasten auf der Motorwelle usw.
- Die Motorwicklungen müssen der Netzspannung des Netzes standhalten. Es ist wichtig, D/Y 220/380-Volt-Motoren (normalerweise leistungsschwache Asynchronmotoren bis 4 kW) und D/Y 380/660-Volt-Motoren (normalerweise 4 kW und mehr) nicht zu verwechseln. Das 660-Volt-Netz wird praktisch nirgendwo verwendet, aber nur Elektromotoren mit dieser Nennspannung können für die Stern-Dreieck-Schaltung verwendet werden. Ein 220/380 Antrieb in einem Drehstromnetz wird nur durch einen „Stern“ eingeschaltet. Sie können nicht im Schaltschema verwendet werden.
- Zwischen dem Ausschalten des Schützes „Stern“ und dem Einschalten des Schützes „Dreieck“ muss eine Pause eingehalten werden, um Überlagerungen zu vermeiden. Aber es ist unmöglich, ihn über die Maßen zu erhöhen, um zu verhindern, dass der Elektromotor stehen bleibt. Wenn Sie selbst eine Schaltung erstellen, müssen Sie sie möglicherweise experimentell auswählen.
Der Rückwärtsschalter wird ebenfalls angewendet. Sinnvoll ist es, wenn ein starker Motor zeitweise mit geringer Last läuft.Gleichzeitig ist sein Leistungsfaktor niedrig, da die Wirkleistungsaufnahme durch die Belastung des Elektromotors bestimmt wird. Blindleistung hingegen wird hauptsächlich durch die Induktivität der Wicklungen bestimmt, die nicht von der Belastung der Welle abhängt. Um das Verhältnis von verbrauchter Wirk- und Blindleistung zu verbessern, können Sie die Wicklungen in „Stern“-Schaltung schalten. Dies kann auch manuell oder automatisch erfolgen.
Der Schaltkreis kann auf diskreten Elementen aufgebaut werden - Zeitrelais, Schütze (Starter) usw. Es werden auch fertige technische Lösungen produziert, die den automatischen Schaltkreis in einem Gehäuse vereinen. Es müssen lediglich ein Elektromotor und Strom aus einem Drehstromnetz an die Ausgangsklemmen angeschlossen werden. Solche Geräte können unterschiedliche Namen haben, z. B. "Startzeitrelais" usw.
Das Einschalten der Motorwicklungen nach verschiedenen Schemata hat seine Vor- und Nachteile. Die Basis einer kompetenten Bedienung ist die Kenntnis aller Vor- und Nachteile. Dann hält der Motor lange und bringt maximale Wirkung.
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