Qual é a diferença entre os diagramas de conexão dos enrolamentos do motor com uma estrela e um triângulo

O sistema de corrente elétrica trifásica foi desenvolvido no final do século 19 pelo cientista russo M.O. Dolivo-Dobrovolsky. Três fases, cuja tensão é deslocada uma em relação à outra em 120 graus, entre outras vantagens, facilita a criação de um campo magnético rotativo. Este campo carrega consigo os rotores dos motores assíncronos trifásicos mais comuns e simples.

Os três enrolamentos do estator desses motores elétricos são, na maioria dos casos, interconectados de acordo com o esquema "estrela" ou "triângulo". Na literatura estrangeira, os termos "estrela" e "delta" são usados, abreviados como S e D. A designação mnemônica D e Y é mais comum, o que às vezes pode levar a confusão - a letra D pode ser marcada tanto como "estrela" quanto "triângulo".

Tensões de fase e linha

Para entender as diferenças entre os métodos de conexão dos enrolamentos, primeiro você precisa entender com os conceitos de fases e tensões lineares. A tensão de fase é a tensão entre o início e o fim de uma fase. Linear - entre as mesmas conclusões de diferentes fases.

Para uma rede trifásica, tensões linha a linha são tensões entre fases, por exemplo, A e B, e tensões de fase estão entre cada fase e o condutor neutro.

Assim, as tensões Ua, Ub, Uc serão de fase e Uab, Ubc, Uca serão lineares. Essas tensões são diferentes. Assim, para uma rede doméstica e industrial de 0,4 kV, as tensões lineares são 380 volts e as tensões de fase são 220 volts.

Conexão dos enrolamentos do motor de acordo com o esquema "estrela"

Ao conectar as fases de um motor elétrico com uma estrela, os três enrolamentos são interconectados em seus inícios em um ponto comum. As extremidades livres são conectadas cada uma à sua própria fase da rede. Em alguns casos, o ponto comum é conectado ao barramento neutro do sistema de alimentação.

Pode-se ver na figura que para esta inclusão, a tensão de fase da rede é aplicada a cada enrolamento (para redes de 0,4 kV - 220 volts).

Conectando os enrolamentos do motor de acordo com o esquema "triângulo"

Com o esquema "triângulo", as extremidades dos enrolamentos são conectadas umas às outras em série. Acontece uma espécie de círculo, mas na literatura o nome "triângulo" é aceito por causa do estilo frequentemente usado. Não há lugar para conectar o fio neutro nesta modalidade.

Obviamente, as tensões aplicadas a cada enrolamento serão lineares (380 volts por enrolamento).

Comparação de esquemas de conexão entre si

Para comparar os dois esquemas entre si, é necessário calcular a potência elétrica desenvolvida pelo motor elétrico durante uma ou outra inclusão. Para isso, é necessário considerar os conceitos de correntes lineares (Ilin) e de fase (Iphase).A corrente de fase é a corrente que flui através do enrolamento de fase. A corrente de linha flui através do condutor conectado ao terminal do enrolamento.

Em redes de até 1000 volts, a fonte de eletricidade é transformador, cujo enrolamento secundário é ligado por uma "estrela" (caso contrário, é impossível organizar um fio neutro) ou um gerador cujos enrolamentos são conectados da mesma maneira.

A figura mostra que quando conectado com uma "estrela", as correntes nos condutores e as correntes nos enrolamentos do motor são iguais. A corrente de fase é determinada pela tensão de fase:

   

onde Z é a resistência do enrolamento de uma fase, elas podem ser tomadas iguais. Pode-se escrever que

   

.

Para uma conexão delta, as correntes são diferentes - elas são determinadas pelas tensões lineares aplicadas à resistência Z:

   

.

Portanto, para este caso .

Agora podemos comparar a potência total (), consumido por motores elétricos com diferentes esquemas.

• para uma conexão em estrela, a potência total é ;
• para uma conexão delta, a potência total é .

Assim, quando acionado por uma “estrela”, o motor elétrico desenvolve potência três vezes menor do que quando conectado a um delta. Também leva a outras consequências positivas:

• as correntes de partida são reduzidas;
• a operação e a partida do motor tornam-se mais suaves;
• o motor elétrico lida bem com sobrecargas de curto prazo;
• o regime térmico do motor assíncrono torna-se mais suave.

O outro lado da moeda é que um motor enrolado em estrela não pode desenvolver potência máxima. Em alguns casos, o torque pode nem ser suficiente para girar o rotor.

Maneiras de alternar circuitos estrela-triângulo

O design da maioria dos motores elétricos permite alternar de um esquema de conexão para outro.Para isso, os inícios e finais dos enrolamentos são exibidos no terminal para que, simplesmente alterando a posição das sobreposições, seja possível fazer um “triângulo” a partir de uma “estrela” e vice-versa.

O próprio proprietário do motor elétrico pode escolher o que precisa - uma partida suave com pequenas correntes de partida e operação suave ou a maior potência desenvolvida pelo motor. Se você precisar de ambos, poderá alternar automaticamente usando contatores potentes.

Quando o botão de partida SB2 é pressionado, o motor elétrico é ligado de acordo com o esquema "estrela". O contator KM3 é puxado para cima, seus contatos fecham as saídas dos enrolamentos do motor de um lado. As conclusões opostas são conectadas à rede, cada uma à sua fase através dos contatos KM1. Quando este contator é ligado, a tensão trifásica é aplicada aos enrolamentos e o rotor do motor elétrico é acionado. Após algum tempo ajustado no relé KT1, a bobina KM3 comuta, é desenergizada, o contator KM2 liga, comutando os enrolamentos em um “triângulo”.

A comutação ocorre após o motor ganhar velocidade. Esse momento pode ser controlado pelo sensor de velocidade, mas na prática tudo fica mais fácil. A comutação é controlada relé de tempo - após 5-7 segundos, considera-se que os processos de partida estão concluídos e você pode ligar o motor no modo de potência máxima. Não vale a pena atrasar este momento, pois a operação prolongada com excesso da carga permitida para a "estrela" pode levar à falha do acionamento elétrico.

Ao implementar este modo, lembre-se do seguinte:

1. O torque de partida de um motor com enrolamentos em estrela é significativamente menor que o valor dessa característica de um motor elétrico com conexão delta, portanto, nem sempre é possível acionar um motor elétrico com condições de partida difíceis dessa maneira. Simplesmente não entra em rotação. Tais casos incluem bombas acionadas eletricamente operando com contrapressão, etc. Problemas semelhantes são resolvidos com a ajuda de motores com rotor de fase, aumentando suavemente a corrente de excitação na partida. A partida em estrela é usada com sucesso ao trabalhar com bombas centrífugas operando em uma válvula fechada, no caso de cargas do ventilador no eixo do motor, etc.
2. Os enrolamentos do motor devem suportar a tensão de linha da rede. É importante não confundir motores D/Y 220/380 volts (geralmente motores assíncronos de baixa potência até 4 kW) e motores D/Y 380/660 volts (geralmente 4 kW e acima). A rede de 660 volts praticamente não é usada em nenhum lugar, mas apenas motores elétricos com essa tensão nominal podem ser usados ​​para comutação estrela-triângulo. Um conversor 220/380 em uma rede trifásica é ligado apenas por uma "estrela". Eles não podem ser usados ​​no esquema de comutação.
3. Deve-se manter uma pausa entre desligar o contator "estrela" e ligar o contator "triangular" para evitar sobreposições. Mas é impossível aumentá-lo além da medida para evitar que o motor elétrico pare. Ao fazer um circuito você mesmo, pode ser necessário selecioná-lo experimentalmente.

O interruptor reverso também é aplicado. Faz sentido se um motor potente estiver funcionando temporariamente com uma pequena carga.Ao mesmo tempo, seu fator de potência é baixo, pois o consumo de potência ativa é determinado pelo nível de carga do motor elétrico. O reativo, por outro lado, é determinado principalmente pela indutância dos enrolamentos, que não depende da carga no eixo. Para melhorar a relação de potência ativa e reativa consumida, você pode alternar os enrolamentos para o circuito "estrela". Isso também pode ser feito manualmente ou automaticamente.

O circuito de comutação pode ser montado em elementos discretos - relés de tempo, contatores (starters), etc. Também são produzidas soluções técnicas prontas que combinam o circuito de comutação automática em uma caixa. Só é necessário conectar um motor elétrico e alimentação de uma rede trifásica aos terminais de saída. Tais dispositivos podem ter nomes diferentes, por exemplo, "relé de tempo de partida", etc.

Ligar os enrolamentos do motor de acordo com diferentes esquemas tem suas vantagens e desvantagens. A base da operação competente é o conhecimento de todos os prós e contras. Então o motor durará muito tempo, trazendo o efeito máximo.

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