Пуск «звезда-треугольник» снижает пусковой ток асинхронного двигателя втрое по сравнению с прямым включением: на время разгона обмотки соединяют звездой, а после выхода на скорость переключают в треугольник. Переключение выполняют три коммутационных аппарата, и каждый контактор в этой схеме пропускает свой ток. Поэтому подбирать все три по номинальному току двигателя не нужно: это лишние деньги и место в щите.
Ниже — откуда берется снижение тока, какую роль выполняет каждый аппарат, как считать их номиналы, где ставить тепловое реле и как выставить выдержку времени.
Как работает пуск двигателя звезда-треугольник
При соединении звездой на каждую обмотку приходится фазное напряжение сети — в √3 раза меньше линейного, то есть 220 В вместо 380 В. Ток в обмотке падает в те же √3 раза. В треугольнике линейный ток в √3 раз больше тока обмотки, а в звезде они равны, поэтому ток из сети при пуске звездой оказывается в 3 раза меньше, чем при прямом пуске в треугольнике.
Вместе с током втрое падает и пусковой момент: момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения на обмотке. Отсюда область применения. Пуск двигателя звезда-треугольник подходит для механизмов с легким пуском — вентиляторов, центробежных насосов, компрессоров с разгрузкой, станков, которые разгоняются вхолостую. Нагруженный конвейер или дробилка с материалом при трети момента могут не тронуться с места или застрять на низкой скорости.
Второе условие касается самого двигателя. В рабочем режиме он должен быть соединен треугольником при напряжении сети. Для сети 380 В это двигатель с паспортным напряжением 380/660 В (Δ/Y) и шестью выводами в клеммной коробке. Двигатель 220/380 В в сети 380 В штатно работает звездой: в треугольнике его обмотки получат напряжение в √3 раз выше номинального.
Зачем в схеме три аппарата и что делает каждый
Схема звезда треугольник строится на трех коммутационных аппаратах с разными задачами. Обозначения в документации отличаются, здесь принято такое:
- КМ1 — линейный (главный). Подает сеть на начала обмоток U1, V1, W1 и остается включенным все время работы двигателя;
- КМ3 — аппарат звезды. На время разгона замыкает концы обмоток U2, V2, W2 в общую точку;
- КМ2 — аппарат треугольника. После разгона подключает концы обмоток к соседним фазам сети, и каждая обмотка оказывается под линейным напряжением.
Последовательность такая: включаются КМ1 и КМ3, двигатель разгоняется в звезде; по сигналу реле времени отключается КМ3, после короткой паузы включается КМ2. Одновременное замыкание КМ2 и КМ3 недопустимо — фазы сети замкнутся между собой через общую точку звезды. Поэтому аппараты звезды и треугольника блокируют друг друга нормально замкнутыми вспомогательными контактами в цепях катушек. Механическая блокировка надежнее: она не дает замкнуться второму аппарату даже при залипании силовых контактов первого.
Как подобрать каждый контактор по току
Линейный аппарат КМ1 и аппарат треугольника КМ2 включены последовательно с обмотками, поэтому в рабочем режиме через них идет ток обмотки, а не линейный ток двигателя. Он равен номинальному току, деленному на √3, то есть примерно 0,58 Iн. Аппарат звезды КМ3 работает только при разгоне, и ток через него в установившемся режиме звезды втрое меньше номинального — около 0,33 Iн.
| Аппарат | Когда под током | Расчетный ток | Пример для двигателя с Iн = 100 А |
|---|---|---|---|
| КМ1, линейный | весь пуск и вся работа | 0,58 Iн | 58 А |
| КМ2, треугольник | после переключения | 0,58 Iн | 58 А |
| КМ3, звезда | только разгон | 0,33 Iн | 33 А |
По расчетному току берут ближайший больший номинал в категории применения AC-3 — это режим, в котором аппарат включает пусковой ток асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и отключает уже вращающийся двигатель. Номинал по AC-1 рассчитан на активную нагрузку: у того же аппарата он заметно выше и не учитывает износ контактов от пусковых бросков, поэтому для двигателя не годится. Номиналы и исполнения аппаратов для щитов управления двигателями собраны в разделе каталога — контакторы.
Аппарат звезды на практике часто ставят того же номинала, что КМ1 и КМ2, хотя расчет допускает меньший. Причин три: одинаковые аппараты проще держать в запасе, механическая блокировка обычно рассчитана на пару одного габарита, а при затянутом разгоне или частых пусках КМ3 нагревается сильнее, чем показывает расчет по установившемуся току. Экономить на нем имеет смысл при больших мощностях и редких пусках.
Тот же принцип касается кабеля: от щита к двигателю идут шесть жил, и каждая несет ток обмотки, а не полный линейный ток.
Где ставить тепловое реле и на какой ток его настраивать
Чаще всего тепловое реле ставят сразу после КМ1, в цепи начал обмоток. В этом месте оно контролирует ток обмотки и в звезде, и в треугольнике, а уставку выставляют на 0,58 Iн.
Типичная ошибка — выставить на таком реле номинальный ток двигателя. Реле сработает, только когда ток обмотки дойдет до Iн, а линейный ток при этом составит около 1,73 Iн. Двигатель будет долго работать с перегрузкой, которую защита не видит.
Как настроить реле времени в схеме звезда-треугольник
Реле времени звезда-треугольник задает две величины: длительность разгона в звезде и паузу между отключением КМ3 и включением КМ2. Выдержку разгона подбирают так, чтобы переключение происходило, когда двигатель почти вышел на номинальную скорость. Признак — ток, измеренный клещами на линии, упал близко к рабочему.
Слишком короткая выдержка дает второй бросок тока: недоразогнанный двигатель после переключения на треугольник снова берет ток, близкий к пусковому, и смысл схемы теряется. Слишком длинная — двигатель с пониженным моментом тянет нагрузку дольше нужного и греется.
Пауза нужна, чтобы дуга на контактах КМ3 погасла до замыкания КМ2. У специализированных реле для этой схемы она фиксированная и составляет десятки миллисекунд. Затягивать ее не стоит: за время обесточивания двигатель теряет скорость, а остаточное напряжение на обмотках расходится по фазе с сетью, что усиливает бросок при включении треугольника.
Какие ошибки при сборке встречаются чаще всего
- двигатель 220/380 В подключен по этой схеме к сети 380 В — в треугольнике обмотки работают на повышенном напряжении;
- концы обмоток подключены к фазам в неверном порядке. Направление вращения в звезде и треугольнике должно совпадать; ошибка проявляется рывком и сильным броском тока в момент переключения;
- аппараты звезды и треугольника не заблокированы между собой — при залипании контактов КМ3 включение КМ2 дает межфазное короткое замыкание;
- все три аппарата выбраны по полному номинальному току двигателя, а тепловое реле после КМ1 настроено на Iн;
- выдержка реле времени выставлена «на глаз» и не проверена замером тока при реальной нагрузке.
Если механизм требует полного момента с первых оборотов, звезда-треугольник не подойдет при любом подборе аппаратов. В таких случаях рассматривают устройство плавного пуска или частотный преобразователь, а при достаточной мощности сети — прямой пуск.
