Содержание
§61. Схема соединения «треугольником» | Электротехника
При соединении фазных обмоток источника трехфазного тока «треугольником» (рис. 211, а) конец первой фазы АВ соединяется с началом второй фазы ВС, конец второй фазы соединяется с началом третьей фазы СА и конец третьей фазы — с началом первой АВ. Три линейных провода 1, 2 и 3, идущих к приемникам электрической энергии, присоединяются к началам А, В и С этих фаз. Точно так же могут соединяться и отдельные группы приемников ZAB, ZBC, ZCA (фазы нагрузки). При этом каждая фаза нагрузки присоединяется к двум линейным проводам, идущим от источника, т. е. включается на линейное напряжение, которое одновременно будет и фазным напряжением. Таким образом, в схеме «треугольник» фазные напряжения Uф равны линейным Uл и не зависят от сопротивлений ZAB, ZBC, ZCA фаз нагрузки.
Как следует из формулы (77), при соединении «треугольником» трех фазных обмоток генератора или другого источника переменного тока сумма э. д. с, действующая в замкнутом контуре, образованном этими обмотками, равна нулю. Поэтому в этом контуре при отсутствии нагрузки не возникает тока. Но каждая из фазных э. д. с. может создавать ток в цепи своей фазы.
Линейные токи в схеме «треугольник» согласно первому закону Кирхгофа для узлов А, В и С соответственно:
iA = iAB – iCA; iB = iBC – iAB; iC = iCA – iBC
Переходя от мгновенных значений токов к их векторам, получим:
?A = ?AB – ?CA; ?B = ?BC – ?AB; ?C = ?CA – ?BC
Следовательно, линейный ток равен векторной разности соответствующих фазных токов.
По полученным векторным уравнениям можно для равномерной нагрузки фаз построить векторную диаграмму (рис. 211,б), которую можно преобразовать в диаграмму (рис. 211, в), из которой
Рис. 211. Схема «треугольник» (а) и векторные диаграммы токов для этой схемы при равномерной нагрузке (б и в)
видно, что при равномерной нагрузке фаз векторы линейных токов ?А, ?B, ?C образуют равносторонний треугольник ABC, внутри которого расположена трехлучевая звезда векторов фазных токов ?АВ, ?BC и ?СА. Отсюда по аналогии с диаграммой рис. 207,б следует, что
Iл = 2Iф cos 30° = 2Iф ?3 / 2 = ?3 Iф
т. е. при равномерной нагрузке фаз в схеме «треугольник» линейный ток больше фазного тока в ?3 раз.
Следовательно, при переключении приемников со «звезды» на «треугольник» фазные токи возрастают в ?3 раз, а линейные токи — в 3 раза. Возможность включения одних и тех же приемников по схеме «звезда» или «треугольник» расширяет область их применения. Например, если приемник рассчитан на фазное напряжение 220 В, то при соединении по схеме «треугольник» он может быть включен в сеть с линейным напряжением 220 В, а при соединении по схеме «звезда» — в сеть с линейным напряжением 220?3 = 380 В. Приемники, рассчитанные на фазное напряжение 127 В, могут работать в сетях с линейными напряжениями 127 и 127?3= 220 В.
Особенности подвода трехфазного тока к приемникам. В трех-проводной трехфазной сети (при схемах «звезда без нулевого провода» и «треугольник») алгебраическая сумма мгновенных значений линейных токов в любой момент времени равна нулю, поэтому такие токи совместно не создают магнитного поля. Это позволяет прокладывать три линейных провода в одной общей металлической трубе или в кабеле с металлической оболочкой без опасности образования вихревых токов. Не допускается прокладка линейных проводов по отдельности в металлических трубах, так как возникающие вихревые токи вызывали бы сильный нагрев металла. То же самое происходило бы при прокладке в кабеле с металлической оболочкой или в трубе трех линейных проводов при схеме «звезда с нулевым проводом», так как сумма токов в них не равна нулю.
Лекция по теме «СОЕДИНЕНИЕ «ЗВЕЗДА» И «ТРЕУГОЛЬНИК».
ПРИНЦИП ПОДКЛЮЧЕНИЯ. ОСОБЕННОСТИ И РАБОТА»
СОЕДИНЕНИЕ «ЗВЕЗДА» И «ТРЕУГОЛЬНИК».
ПРИНЦИП ПОДКЛЮЧЕНИЯ.
ОСОБЕННОСТИ И РАБОТА.
До сих пор мы изучали переменный ток, который создавался одной э. д. с. Такой ток
называется однофазным переменным током. Система из трех однофазных токов,
создаваемых тремя э. д. с. одной частоты, но сдвинутых один относительно
другого на одну треть периода (120°), называется трехфазным током.
Нагрузка в трехфазной электрической цепи
подразделяется на симметричную и несимметричную.
При симметричной нагрузке сопротивления фаз совпадают как по величине, так и по
характеру.
Нагрузка считается несимметричной,
когда сопротивление хотя бы одной из фаз не равно сопротивлениям других фаз.
Для увеличения мощности передачи без увеличения напряжения сети,
снижения пульсаций напряжения в блоках питания, для уменьшения числа проводов
при подключении нагрузки к питанию, применяют различные схемы соединения
обмоток источников питания и потребителей («звезда» и «треугольник»).
Схемы.
Обмотки генераторов и приемников при работе с 3-фазными сетями
могут соединяться с помощью двух схем: звезды и треугольника. Такие схемы имеют
между собой несколько отличий, различаются также нагрузкой по току.
Поэтому, перед подключением электрических машин необходимо выяснить разницу в
этих двух схемах — «звезда» и «треугольник».
Схема «звезда».
Соединение различных обмоток по схеме «звезда» предполагает их
подключение в одной точке, которая называется нулевой (нейтральной), и
имеет обозначение на схемах «О», либо х, у, z. Нулевая точка может иметь
соединение с нулевой точкой источника питания, но не во всех случаях такое
соединение имеется. Если такое соединение есть, то такая система считается
4-проводной, а если нет такого соединения, то 3-проводной.
Схема «треугольника».
При такой схеме концы обмоток не объединяются в одну точку, а
соединяются с другой обмоткой. То есть, получается схема, похожая по виду на «треугольник»,
и соединение обмоток в ней идет последовательно друг с другом.
Нужно отметить отличие от схемы «звезда» в том, что в схеме «треугольник»
система бывает только 3-проводной, так как общая точка отсутствует.
В схеме треугольника при отключенной нагрузке и симметричной ЭДС
равно 0.
Фазные
и линейные величины.
В 3-фазных сетях питания имеется два вида тока и напряжения –
это фазные и линейные.
Фазное напряжение – это его
величина между концом и началом фазы приемника.
Фазный ток протекает в одной фазе приемника.
При применении схемы «звезда» фазными напряжениями
являются Ua, Ub, Uc,
а фазными токами являются I a, I b,
I c.
При применении схемы «треугольник» для обмоток нагрузки или
генератора фазные напряжения — Uaв, Ubс, Ucа,
фазные токи – I ac, I bс, I cа.
Линейные значения напряжения измеряются между началами фаз или
между линейных проводников. Линейный ток протекает в проводниках между
источником питания и нагрузкой.
В случае схемы «звезда» линейные токи равны фазным, а линейные
напряжения равны U ab, Ubc, U ca.
В схеме «треугольник» получается все наоборот – фазные и
линейные напряжения равны, а линейные токи равны I a,
I b, I c.
Большое значение уделяется направлению ЭДС напряжений и токов
при анализе и расчете 3-фазных цепей, так как его направление влияет на соотношение
между векторами на диаграмме.
Особенности схем.
Между этими схемами есть существенная разница. Давайте
разберемся, для чего в различных электроустановках используют разные схемы, и в
чем их особенности.
Во время пуска электрического мотора ток запуска имеет
повышенную величину, которая больше его номинального значения в несколько раз.
Если это механизм с низкой мощностью, то защита может и не сработать. При
включении мощного электромотора защита обязательно сработает, отключит питание,
что обусловит на некоторое время падение напряжения и перегорание
предохранителей, или отключение электрических автоматов. Электродвигатель будет
работать с малой скоростью, которая меньше номинальной.
Видно, что имеется немало проблем, возникающих из-за большого пускового
тока. Необходимо каким-либо образом снижать его величину.
Для этого можно применить некоторые методы:
- Подключить
на запуск электродвигателя реостат,
дроссель, либо трансформатор. - Изменить
вид соединения обмоток ротора электродвигателя.
В промышленности в основном применяют второй способ, так как он
наиболее простой и дает высокую эффективность. Здесь работает принцип
переключения обмоток электромотора на такие схемы, как звезда и треугольник. То
есть, при запуске мотора его обмотки имеют соединение «звезда», после набора
эксплуатационных оборотов, схема соединения изменяется на «треугольник». Этот
процесс переключения в промышленных условиях научились автоматизировать.
В электромоторах целесообразно применение сразу двух схем — «звезда» и «треугольник».
К нулевой точке необходимо подключить нейтраль источника питания, так как во
время использования таких схем возникает повышенная вероятность перекоса фазных
амплитуд. Нейтраль источника компенсирует эту асимметрию, которая возникает
вследствие разных индуктивных сопротивлений обмоток статора.
Построение векторных диаграмм ( см. видео по ссылке:
https://www.youtube.com/ ›watch?v=wcyQvK84lsU
youtube.com›watch?v=XBoF0gFU_FI)
Достоинства схем.
Соединение по схеме звезды имеются важные преимущества:
- Плавный
пуск электрического мотора. - Позволяет
функционировать электродвигателю с заявленной номинальной мощностью,
соответствующей паспорту. - Электродвигатель
будет иметь нормальный рабочий режим при различных ситуациях: при высоких
кратковременных перегрузках, при длительных незначительных перегрузках. - При
эксплуатации корпус электродвигателя не перегреется.
Основным достоинством схемы треугольника является получение от
электродвигателя наибольшей возможной мощности работы. Целесообразно
поддерживать режимы эксплуатации по паспорту двигателя. При исследовании
электромоторов со схемой треугольника выяснилось, что его мощность повышается в
3 раза, по сравнению со схемой звезды.
При рассмотрении генераторов, схемы – звезда и треугольник по
параметрам аналогичны при функционировании электродвигателей. Выходное
напряжение генератора будет больше в схеме треугольника, чем в схеме звезды.
Однако, при повышении напряжения снижается сила тока, так как по закону Ома эти
параметры обратно пропорциональны друг другу.
Поэтому можно сделать вывод, что при разных соединениях концов
обмоток генератора можно получить два разных номинала напряжения. В современных
мощных электромоторах при запуске схемы – звезда и треугольник переключаются
автоматически, так как это позволяет снизить нагрузку по току, возникающей при
пуске мотора.
Процессы, происходящие при
изменении схемы «звезда» и «треугольник» в разных случаях.
Здесь, изменение схемы — имеется ввиду переключение на щитах и в
клеммных коробках электрических устройств, при условии, что имеются выводы
обмоток.
Обмотки генератора и
трансформатора.
При переходе со звезды в треугольник напряжение уменьшается с
380 до 220 вольт, мощность остается прежней, так как фазное напряжение не
изменяется, хотя линейный ток увеличивается в 1,73 раза.
При обратном переключении возникают обратные явления: линейное
напряжение увеличивается с 220 до 380 вольт, а фазные токи не изменяются,
однако линейные токи снижаются в 1,73 раза. Поэтому можно сделать вывод, что
если есть вывод всех концов обмоток, то вторичные обмотки трансформатора и
генераторы можно применять на два типа напряжения, которые отличаются в 1,73
раза.
Лампы освещения.
При переходе со «звезда» в «треугольник» лампы сгорят. Если
переключение сделать обратное, при условии, что лампы при треугольнике горели
нормально, то лампы будут гореть тусклым светом. Без нулевого провода лампы
можно соединять звездой при условии, что их мощность одинакова, и
распределяется равномерно между фазами. Такое подключение применяется в
театральных люстрах.
Рассмотрим
примеры решения задач.
Задача
1.
Освещение здания
питается от четырехпроводной трехфазной сети с линейным напряжением UЛ = 380 В.
Первый этаж питается от фазы «А» и потребляет мощность 1760 Вт,
второй – от фазы «В» и потребляет мощность 2200 Вт, третий – от
фазы «С», его мощность 2640 Вт. Составить электрическую схему
цепи, рассчитать токи, потребляемые каждой фазой, и ток в нейтральном проводе,
вычислить активную мощность всей нагрузки. Построить векторную диаграмму.
Анализ
и решение задачи 1
Схема цепи показана на рис. 1
Лампы освещения соединяются по схеме
звезда с нейтральным проводом.
Рис. 1
Расчет фазных напряжений и токов. При
соединении звездой UЛ = UФ,
отсюда UФ = UЛ / = 380 / = 220 В.
Осветительная нагрузка имеет коэффициент мощности cos φ = 1,
поэтому PФ = UФ · IФ и
фазные токи будут равны:
IА = PА / UФ = 1760 / 220 = 8 А;
IB = PB / UФ = 2200 / 220 = 10 А;
IC = PC / UФ = 2640 / 220 = 12 А.
Построение векторной диаграммы и
определение тока в нейтральном проводе.
Векторная диаграмма показана на рис. 6.27.
Ее построение начинаем с равностороннего треугольника линейных напряжений ÚAB,
ÚBC, ÚCA, и симметричной звезды фазных напряжений Úa,
Úb, Úc. При таком построении напряжение между любыми
точками схемы можно найти как вектор, соединяющий соответствующие точки
диаграммы, поэтому диаграмму называют топографической.
Токи фаз ÍA, ÍB, ÍC связаны
каждый со своим напряжением; в нашем случае по условию φ = 0, и токи
совпадают по фазе с напряжениями. Ток в нейтральном проводе ÍN = ÍA + ÍB + ÍC.
По построению (в масштабе) по величине ÍN = 2,5 А.
Вычисление активной мощности в цепи.
Активная мощность цепи равна сумме
мощностей ее фаз:
P = PA + PB + PC =
1760 + 2200 + 2640 = 6600 Вт.
Домашнее задание:
1.Выучить лекцию.
2. Ответьте на вопросы для самоконтроля:
Вопросы
для самоконтроля:
1. Что такое
симметричная трехфазная система напряжений? Чем отличаются друг от друга
системы с прямым и обратным следованием (чередованием) фаз? Показать на
векторных диаграммах.
2. Как
обозначаются (маркируются) начала и концы фаз трехфазных источников и
потребителей? Как осуществить их соединение звездой и треугольником?
3. Дать
определение фазных и линейных напряжений. Каково соотношение между линейными и
фазными напряжениями на зажимах генератора, соединенного по схеме звезда?
4. Дать
определение фазных и линейных токов. Каково соотношение между этими токами при
соединении приемника по схеме звезда?
5. Какая
нагрузка называется симметричной?
6. Как
вычислить фазные токи приемника, соединенного звездой, если известны линейные
напряжения источника и сопротивления фаз приемника?
7. В каких
случаях применяется четырехпроводная система электроснабжения? Каково значение
нейтрального провода?
8. Как
вычислить ток в нейтральном проводе?
9. Каково
соотношение между линейными и фазными напряжениями при соединении фаз источника
или приемника треугольником?
10. Как
вычислить фазные и линейные токи приемника, соединенного треугольником, если
известно линейное напряжение источника и сопротивление фаз приемника?
11. Каково
соотношение между линейными и фазными токами симметричного приемника,
соединенного треугольником?
12. Может ли
ток в нейтральном проводе быть равным нулю?
13. Как
изменится режим работы цепи, если в одну из фаз вместо освещения включить
двигатель?
14. Какие
токи изменятся, если в одной из фаз произойдет обрыв?
15. Как
изменится режим работы цепи при обрыве нейтрального провода?
Что такое Delta Connection? Свойства, применение, схема
Электроэнергия используется двумя типами систем — однофазными энергосистемами и трехфазными энергосистемами. Однофазная система питания имеет два провода — фазу и нейтраль, тогда как трехфазная система питания имеет три провода под напряжением. Трехфазная система питания использует два типа соединения — соединение звездой и соединение треугольником. В предыдущей статье мы говорили о соединении звезд. В этой статье мы поговорим о соединении треугольником. Изучение дельта-соединения также очень важно, как и изучение звездного соединения.
Что такое Delta Connection?
В трехфазной энергосистеме, где все три фазы соединены в систему с замкнутым контуром, как показано на рисунке ниже, это называется соединением треугольником. При соединении треугольником все три фазы соединяются таким образом, что получается треугольная форма цепи. Нет такой общей точки, как соединение звездой. Соединение треугольником — это только трехфазная трехпроводная система. Здесь вы никогда не получите четвертый провод.
Читайте также: Что такое Star Connection? Свойства, Применение, Диаграмма
Символ соединения треугольником
Вы видите символ соединения треугольником.
Схема соединения треугольником
Здесь вы можете увидеть схему соединения треугольником.
Здесь вы можете видеть, что конечная точка каждой катушки соединена с начальной точкой следующей катушки, что означает, что противоположные клеммы каждой катушки соединены вместе.
Свойства соединения треугольником
1. В соединении треугольником нет нейтральной точки.
2. При соединении треугольником фазное напряжение равно линейному.
3. При соединении треугольником линейный ток в три раза превышает фазный ток.
4. При соединении треугольником на каждую обмотку всегда подается высокое напряжение.
5. Соединение треугольником обеспечивает одно напряжение. Здесь вы не можете получить два разных напряжения, как при соединении звездой.
6. Здесь все три фазы, передающие высокое напряжение, пересекаются друг с другом.
Читайте также: Электрический баланс и пример несимметричной нагрузки, схема
Формула соединения треугольником
Формула линейного тока в соединении треугольником,
Формула линейного напряжения в соединении треугольником,
Формула мощности в Соединение треугольником,
Преимущества соединения треугольником
1. Соединение треугольником всегда обеспечивает высокое напряжение в каждой фазе, поэтому при работе электрических устройств, машин, таких как электродвигатель, можно достичь очень высокой скорости и крутящего момента.
2. Соединение треугольником позволяет пропускать очень большой ток между тремя фазами.
3. Соединение треугольником обеспечивает больший электрический баланс системы в нормальном состоянии, так как это замкнутая система.
Читайте также: Мотор или обогреватель, которые потребляют больше электроэнергии?
Недостатки соединения треугольником
1. Соединение треугольником обеспечивает только одно напряжение. Это важный недостаток по сравнению со звездным соединением.
2. Здесь мы не можем получить нейтральную точку, поэтому при неисправности или обрыве любого проводника невозможно сбалансировать две другие фазы. Но при соединении звездой это возможно, подключив нейтральную точку к земле.
3. Поскольку все фазы находятся под высоким напряжением, для каждой фазы требуется дополнительная изоляция.
4. Однофазное питание не может быть получено от трехфазной энергосистемы.
Читайте также: Объяснение влияния пониженного и повышенного напряжения на двигатель
Применение и использование соединения треугольником
1. Соединение треугольником используется для работы асинхронного двигателя, так как оно помогает получить большую скорость и крутящий момент.
2. Соединение треугольником используется в воздушных линиях высокого напряжения, где изоляция не требуется, но важно протекание тока.
3. Соединение треугольником используется для чувствительных к высокому напряжению устройств, машин, так как обеспечивает больший электрический баланс в нормальных условиях.
4. Важным преимуществом соединения треугольником перед соединением звездой является то, что в нем никогда не возникает дисбаланса, даже когда к нему подключаются несимметричные нагрузки.
См. также:
- Ток утечки на землю Причина, пример, измерение, защита
- Отличия силовых и распределительных трансформаторов, области применения, использование
- и шунтирующий реактор Отличия, области применения, использование
Серия
Благодарим вас за посещение веб-сайта. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений.
12 Разница между соединениями «звезда» и «треугольник» в трехфазной системе
Трехфазная система переменного тока в основном разработана с двумя различными электрическими соединениями. Один из них — соединение по схеме «звезда», а другой — соединение по схеме «треугольник».
Эти два соединения имеют разные характеристики и используются для достижения разных функций. Здесь я описываю разницу между соединением по схеме «звезда» и «треугольник» в трехфазной системе.
Это один из самых важных вопросов. И об этом задавали на многих экзаменах и собеседованиях при приеме на работу. Итак, будучи инженером-электриком, вы должны знать все основные понятия и различия между ними.
Давайте сравним разводку звездой и треугольником в трубчатой форме.
Star Connection vs Delta Connection
# | Content | Star Connection | Delta Connection |
01 | [Definition] What are the star and delta связи? | При трехфазном соединении переменного тока по одному выводу от каждой обмотки подключают к общей точке, а остальные три вывода подключают к внешней цепи. Это соединение называется «Звездное соединение». | В трехфазном соединении переменного тока все клеммы каждой обмотки соединены друг с другом. Это соединение называется «соединение треугольником». |
02 | Вызывается как | Иногда его называют «соединением звездой». | Его также называют «сетевым соединением». |
03 | Соединение звездой и треугольником | Соединение звездой обозначается буквой «Y». | Соединение треугольником обозначается буквой «Δ». |
04 | Соединение с общей точкой | Общая точка возникает при соединении звездой или проводке. Иногда эту точку называют «нейтральной точкой» или «звездной точкой». | Общая точка не встречается при соединении треугольником или проводке. |
05 | Сколько проводов в трехфазной системе? | Требуется трехпроводная трехфазная система переменного тока и четырехпроводная трехфазная система переменного тока. | Требуется трехпроводная трехфазная система переменного тока. |
06 | Какое соотношение между фазным и линейным напряжением? | Линейное напряжение равно трем корням фазного напряжения. Представьте как, ВЛ = √3 ВП . | Линейное напряжение равно фазному напряжению. Представьте как, ВЛ = ВП . |
07 | Какая связь между фазой и линией ток? | Линейный ток равен фазному току. Представлять как IL = IP . | Линейный ток равен трехкратному корню фазного тока. Представьте как IL = √3 IP . |
08 | Какой тип соединения используется в линиях передачи и распределения ? | Только в системе распределения используется соединение звездой. | В системе передачи и распределения используется соединение треугольником. |
09 | Требуемое напряжение для соединения звездой и треугольником | Каждая обмотка получает 220В или 230В при соединении звездой. | Каждая обмотка получает напряжение 414 В или 415 В при соединении треугольником. |
10 | Расстояние | Для коротких расстояний используется звездная сеть. | Для междугородной связи используется дельта-сеть. |
11 | Количество витков | Требуется большое количество витков. | Требуется меньшее количество витков. |
12 | Изоляция | Требуется дополнительная изоляция. | Требуется меньше изоляции. |
13. Схема соединения звездой и треугольником
- Соединение звездой или проводка
При соединении трехфазной обмотки звездой все катушки соединяются в общей точке. Эта точка называется нейтральной точкой звезды (N).
Вышеупомянутая звездная разводка представляет собой взаимосвязь между фазой и линией напряжения и тока.
Линейный ток и фазный ток при соединении треугольником:
- Линейный ток представлен IR, IY и IB
- Фазный ток представлен INR, INY и INB
Линейное напряжение и фазное напряжение при соединении треугольником:
- Линейное напряжение представлено VRY, VYB и VRB
- Фазное напряжение представлено VNR, VNY и VNB
Схема соединения звездой.
- Соединение треугольником или проводка
При соединении треугольником трехфазной обмотки все катушки соединены встречно-параллельно.
Из приведенного выше соединения треугольником мы увидим взаимосвязь между фазой и линией напряжения и тока.
Линейный ток и фазный ток при соединении звездой:
- Линейный ток представлен IR, IY и IB
- Фазный ток представлен I12, I23 и I31
Линейное напряжение и фазное напряжение при соединении звездой:
- Линейное напряжение представлено VRY, VYB и VRB
- Фазное напряжение представлено V12, V23, и V31
Принципиальная схема соединения треугольником.
Примечание : Синие примечания представляют фазовые количества. Красные примечания представляют количество строк.
Это все об основных характеристиках соединения «звезда» и «треугольник». В этих спецификациях также описаны преимущества соединений по схеме «звезда» и «треугольник».
Мы увидим линейное и фазовое соотношение напряжения и тока для трехфазной системы, соединенной звездой и треугольником, в следующем учебном пособии.
Если у вас есть какие-либо вопросы относительно сравнения соединений «звезда» и «треугольник», оставьте свой комментарий ниже.
Другие родственные сравнения:
- Однофазные и трехфазные системы переменного тока
- Подземный кабель и воздушная линия
- Передача переменного тока против передачи постоянного тока
- Трансформатор с сердечником и трансформатор оболочки
- Активная мощность и реактивная мощность
- Переменный ток и постоянный ток
- Синхронный двигатель и асинхронный двигатель
Спасибо за чтение!
Проверьте свои знания и потренируйтесь в онлайн-викторине БЕСПЛАТНО!
Практика сейчас »
Дипали Чаудхари
Я получил степень магистра в области электроэнергетики.