Принцип работы звездочка и треугольник в трансформаторах

Звездочка и треугольник – это метод группирования обмотки в силовых аппаратах, в том числе и трансформаторах ТМГ. Они отличаются принципом работы, и каждый имеет свое преимущество, в зависимости от конечной цели.

Соединение обмотки звездочка

Звездочка – метод, при котором нагрузка в сети, имеющей три фазы, становится симметричной для конечного потребителя, что является главным преимуществом этого соединения.

Разберем на примере трансформатора с тремя фазами, который имеет три магнитопровода (A, B, C) из шихтованного железа (называется также электротехническая сталь или трансформаторная сталь).

Трансформатор заключает в себе два вида обмотки – первичную и вторичную. Первичная принимает высокое напряжение, а вторичная снимает низкое напряжение и подает непосредственно к потребителю.

У каждой обмотки есть начальная и конечная точка. При способе соединения звездочка, концы вторичной обмотки объединяются в одну линию, вследствие чего получается ноль – нулевая фаза (N), а из начальных точек к конечному потребителю выходят 3 фазы (L1, L2, L3). При таком способе получается четырехпроводная трехфазная система. Самый наглядный пример – такая система используется на воздушных линиях электропередач, которые проходят в населенных пунктах. Все они имеют, как правило, четыре провода – три фазы и ноль.

Эта схема хороша тем, что из нее возможно извлечь 2 вида напряжения – линейное (ЛН) и фазное (ФН). Фазный вольтаж измеряется посреди выводов обмотки L1 (L2, L3) и нулевой фазы и равняется значению 220V. Линейный вольтаж меряется уже в линии и равен 380V. Схема соединения звездой, характеризуется тем, что ЛН больше ФН в 1,73 раза, что соответствует корню (√) из трех.

Сам электрический ток тоже может быть фазным (ФТ) и линейным (ЛТ). При способе соединения звездочка, ФТ равен ЛТ, они одинаковы. При использовании такой схемы, и ФТ и ЛТ выходят из обмотки и не имеют другого выхода, в любом случае ток проходит по линейному проводу.

Поскольку большинство бытовых приборов рассчитаны на 220V, способ соединения звездочка обеспечивает именно такой показатель, путем уравнивания током нулевой фазы меняющегося в значении тока фаз L1-L3. Ноль есть только в методе звездочка, в методе треугольника его нет. То есть именно такая схема целесообразна, когда конечная цель – потребление электроэнергии в бытовых целях.

Если изображать этот способ схематически, получается трехлучевая звезда, собственно, поэтому этот вид объединения обмоток получил название звезда или звездочка.

Выигрышные моменты при использовании соединения в виде звездочки таковы:

• Повышается надежность оборудования за счет понижения его мощности;
• Устойчивость режима работы;
• Плавность запуска электрического привода.

Соединение обмотки треугольник

Для удобства сравнения возьмем в пример тот же трехфазный трансформатор с фазами A B С.

Если при способе соединения звездочка концы вторичной обмотки соединялись в один, в треугольнике картина совсем другая. Здесь конец фазы А соединяется с началом фазы В, конец фазы В соединяется с началом фазы С, а конец фазы С соединяется, в свою очередь, с началом фазы А. То есть обмотки соединены последовательно. В такой схеме отсутствует нулевая фаза, поскольку ее попросту неоткуда вывести. Если изобразить эту схему в виде изображения, она будет иметь форму треугольника, благодаря чему и получила свое название.

Преимущественно, эта схема используется при симметричной нагрузке, поскольку, где по фазам нагрузка не меняет свое значение и не прыгает, как в методе треугольник, и всегда строго одинаковая.

Применяя соединение треугольником, ФН равно ЛН, и имеет значение 380V. Но в то же время электрический ток здесь разный, в отличие от схемы звездочка. ЛТ больше ФТ в корень (√) из трех раз, поскольку при этой схеме идет геометрическое сложение векторов.

Главные преимущества соединения обмотки при схеме треугольник это:

• Увеличение мощности оборудования;
• Пусковые токи меньше;
• Больший крутящий момент;
• Лучшие тяговые свойства.

У каждого из этих двух способов есть как преимущества, так и недостатки, поэтому важно определить с какой целью будет использоваться первый или второй способ соединения обмотки в трансформаторах.

Сравнение способа соединения звездочка, треугольник

С одной стороны, метод подключения звездочка, делает работу электродвигателя плавнее и мягче, но не позволяет выйти развить полную мощность, заявленную в технической документации. Кроме того, корпус двигателя не будет нагреваться. В свою очередь, при соединении способом треугольника такой двигатель может быстро развить максимальную заявленную мощность и выдать максимальный КПД, но будет иметь избыточные пусковые токи. Корпус будет греться. В дополнение необходимо использовать реостат пуска для придания плавности.