Звезда или треугольник?

[Serex]

Добрый день.

Что-то я вчера на объекте встал втупик.
Обычно думал, что подключаешь электродвигатель к частотнику по треугольнику и все в порядке.
Но тут открыл двигатель в приточке (вентиляционная нагрузка) Siemens, где на шильдике написано.
Подключение треугольник: V = 230B I = 8,2
Подключение звезда: V = 400B I = 4,7
мощность 2,2кВт
1. Что будет, если я на треугольник подам 380 ? Точнее какой номинальный ток будет, чтобы мне его поставить в частотник ?
2. Как так двигатель будет кушать больший ток, при меньшем напряжении (230). При этом мощность будет такая же, как и при большем (400)?
3. Предлагаете не париться и подключить звездой? :)
4. Если звездой, то нейтральный провод в середину звезды нужен или фиг с ним, нагрузка-то симметричная ?

Восполните пожалуйста мои пробелы в электротехнике :)

[Ryzhij]

1. Что будет, если я на треугольник подам 380 ? Точнее какой номинальный ток будет, чтобы мне его поставить в частотник ?

Вы спалите движок. Двигатель сгорит.
А уж какой ток будет на сгоревшем движке - х.з.

2. Как так двигатель будет кушать больший ток, при меньшем напряжении (230). При этом мощность будет такая же, как и при большем (400)?

На шильдике всё написано: для дельты - 220/240VAC между фазами, для звезды - 280/400VAC. Ток разный (тоже указан), а мощность та же самая.

3. Предлагаете не париться и подключить звездой? :)

Какое напряжение между фазами выдаёт Ваш частотник на 50 Hz? Если 380(400) VAC - звездой, если между фазами 220 (240) - дельта.

4. Если звездой, то нейтральный провод в середину звезды нужен или фиг с ним, нагрузка-то симметричная ?

Ежели никаких особых внешних схем типа прогрева, торможения или получения 220 вольт нет, и в схеме на частотник это не предписано - то и фиг бы с ним.

[Никита]

3. Предлагаете не париться и подключить звездой? :)

Именно так. Сколько подключал частотников - ни разу не переставлял перемычки в борновых двигателей.
На треугольник включены обычно мощные машины, которые расчитаны на напряжение 0,4/0,66кВ.
А нейтраль в середину - дык где Вы ее возьмете у частотника-то? :)
В принципе, можно, (наверное, не знаю Ваш конкретный аппарат) заставить частотник выдавать и 220 (опять же, если он такой ток вытянет). Только зачем. Провода толще, потери больше и т.п

[Serex]

Как я понял. При подключении треугольником напряжение на каждой катушке двигателя получается 1,73 раза больше, чем при подключении звездой. Соответственно имеем большую мощность двигателя при подключении треугольником, но катушки могут быть не рассчитаны на такую мощность и попросту сгорят.
Насчет частотника. Если частотник позволяет выставить 230В, то провода толще делать не надо, ведь тепловая мощность P = U*I = 230 * 8,2 = 400 * 4,7.
Или я что-то путаю? ))
Но это справедливо только для активной нагрузки...

[Михайло]

Как я понял. При подключении треугольником напряжение на каждой катушке двигателя получается 1,73 раза больше, чем при подключении звездой.Соответственно имеем большую мощность двигателя при подключении треугольником, но катушки могут быть не рассчитаны на такую мощность и попросту сгорят.
Насчет частотника. Если частотник позволяет выставить 230В, то провода толще делать не надо, ведь тепловая мощность P = U*I = 230 * 8,2 = 400 * 4,7.
Или я что-то путаю? ))
Но это справедливо только для активной нагрузки...

Вы на верном пути. Звезда - это самый безопасный способ подключения любого АД. При таком подключении максимум, что может произойти - это нехватка крутящего момента для разгона.

Помните также, что потребляемая двигателем мощность может быть поделена равными долями на каждую из трех обмоток (хоть при звезде, хоть при треугольнике). Далее: на каждой обмотке мощность равна произведению напряжения на обмотке и ее тока. Ну и остается добавить различия для двух типов соединения: в звезде фазный ток равен току в каждой обмотке, а фазное напряжение прикладывается к концам обмотки; в треугольнике линейное напряжение падает на каждую обмотку, а ток в ней течет линейный...

[Никита]

Как я понял. При подключении треугольником напряжение на каждой катушке двигателя получается 1,73 раза больше, чем при подключении звездой.

И это правильно! (с) М.С. Горбачев:)

Соответственно имеем большую мощность двигателя при подключении треугольником, но катушки могут быть не рассчитаны на такую мощность и попросту сгорят.

Представьте обмотки в виде сопротивлений и нарисуйте и все встанет на свои места. В случае треугольника у вас напряжение прикладывается только к одной, при включении на звезду - на 0,4 включены две. Или с учетом сдвига и мгновенных значений - к каждой подключено 0,23.
Ну то есть теоретически можно конечно снять с двигателя большую мощность, но тут Вы тоже правы - сгорит. Хотя слышал я истории про нефтяные насосы, которые частотником раскручивают на 100Гц и он до того как сдохнуть успевает много раз окупиться, но это не дело ;)

Насчет частотника. Если частотник позволяет выставить 230В, то провода толще делать не надо, ведь тепловая мощность P = U*I = 230 * 8,2 = 400 * 4,7.
Или я что-то путаю? ))
Но это справедливо только для активной нагрузки...

Не, подождите, это Вы про обмотки. 230 или 400 приложено к ним. Тепловая мощность в проводах определяется током и их сопротивлением. Если в расчете тепла в проводниках будете брать напряжение 230 или 400 - то получается что все напряжение падает на проводах, и до двигателя вообще ничего не доходит :) На проводах падают вольты, это падение как раз и высчитывается из тока и сопротивления (читай сечения) кабеля.
В тепловых прикидках этого достаточно. А вообще - ПУЭ, гл.1.3 "выбор сечения проводников по нагреву".
Реактивная составляющая кабеля должна учитываться при расчете потерь напряжения в линии (это не то же что падение). В силу того, что длина кабеля на низковольтных ПЧ обычно невелика - реактивной составляющей можно не заморачиваться, если Вы конечно не проектируете ЭМ и Вам не нужна полная проверка линии...
Частотник сам по себе, если и позволяет выставить 230, то он должен быть рассчитан на увеличившийся в 1,7 раза ток. Если его номинал впритык к мощности машины и рассчитан он на включение на 0,4 - в лучшем случае отключится по теплу, в худшем - сгорит.
В общем не стоит тут мудрить, перекиньте перемычки в горизонталь (если они изначально так не установлены). Это нормальное явление для машин небольшой мощности. Если большие включаются в сеть с линейными 0,4 и 0,66 (0,23 и 0,4 фазные), то маленькие часто делаются на 0,23 и 0,4 (соответственно 127 и 220).

[Ryzhij]

В общем не стоит тут мудрить, перекиньте перемычки в горизонталь (если они изначально так не установлены)

"горизонталь", "вертикаль" - это с какой стороны зайти к борно (сиречь к клемной коробке движка, по-французски) :) .
В одну линию перемычки, а не в три. В звезду, а не в треугольник.

[Serex]

Эх. В институте нам ТОЭ трехфазных цепей не давали. Вот сейчас и хромает все время... :)

А насчет тепловых потерь, я понимаю почему надо провода делать толще, но не понимаю почему нужно повышать напряжение. И закон Ома я и так и сяк вертел. Тепловые потери зависят из соотношения сопротивлений нагрузки и проводов, а не от того, какое там напряжение.
Но поскольку ток переменный, то чем больше ток, тем больше наведенное электромагнитное поле, которое уже не зависит от напряжения на проводнике. Это электромагнитное поле является причиной потерь. Может быть поэтому повышают напряжение на линиях? ))

[Бондарев Михаил]

Это электромагнитное поле является причиной потерь.

нет. на малых и средних мощностях основные потери - на омическом сопротивлении.
Напряжение повышают для того что бы ту же мощность развивать при меньших токах ( P=U*I ), а меньшие токи позволяют использовать меньшие сечения проводников.

[Serex]

нет. на малых и средних мощностях основные потери - на омическом сопротивлении.
Напряжение повышают для того что бы ту же мощность развивать при меньших токах ( P=U*I ), а меньшие токи позволяют использовать меньшие сечения проводников.

Потери активной мощности зависят исключительно от сопротивления провода, а не от того в какой пропорции мы будем к нему прикладывать напряжение и ток :) Повышение напряжения не позволяет снизить сечение проводов.

P = U*I = 6000 * 10 = 380 * 158. Потери активной мощности в обоих случаях будут одинаковые.

[Бондарев Михаил]

еше раз, почитайте физику за 9 класс. U - это напряжение которое на проводах упадет. Сами же пишете что токи в 15 раз отличаются. Потери энергии в проводах P=I^2*R, при том же сопротивлении ПРОВОДОВ посчитайте разницу в потерях.

[Никита]

Потери активной мощности зависят исключительно от сопротивления провода, а не от того в какой пропорции мы будем к нему прикладывать напряжение и ток :) Повышение напряжения не позволяет снизить сечение проводов.
P = U*I = 6000 * 10 = 380 * 158. Потери активной мощности в обоих случаях будут одинаковые.

Неверно. Потери зависят от тока. Очевидно же что при нулевом токе потерь нет. При увеличении нагрузки активные потери растут пропорционально квадрату тока. И второй крайний случай - при коротком замыкании на конце кабеля вся тепловая мощность уйдет в нагрев кабеля (и самого сопротивления источника ибо его внутреннее сопротивление тоже не нулевое).
Повышение напряжения - тут Ваши расчеты справедливы - при той же мощности нагрузки ведет к снижению тока.
Но принципиальная ошибка в том, что провод и нагрузка включены последовательно, а Вы пытаетесь считать сетевое напряжение именно для кабеля, без учета нагрузки. Между тем эти 6кВ приложены к проводнику вместе с обмоткой.

[Ryzhij]

"А мужики-то не знают!"
То-то на магистральных ЛЭП напряжение поднимают!
Из прихоти видать, а не из необходимости снизить потери на нагрев проводов ;)
Тепловые потери Q=R*I^2 , где R - это сопротивление проводов.
Чем больше ток, тем выше потери на нагрев проводов, причём зависимость квадратичная.
И увеличив напряжение вдвое, можно при той же передаваемой мощности снизить потери в четыре раза.

В школе надо было на уроках физики учителя слушать, а не на девчонок глазеть!

[Serex]

К сожалению нарисовать простую цепочку из последовательно соединенных сопротивлений нагрузки и проводов будет неверно. Так как при расчете такой цепи мы получим более высокие потери мощности. Все дело в обмотках трансформаторов и генераторов. Именно из-за них повышают напряжение на ЛЭП.
Магнитопроводы имеют насыщение и их сопротивление растет с током, протекаемым по обмоткам. Т.е. на низком напряжении мы не сможем создать мощный генератор и трансформатор. Хотя, если бы мы смогли создать мощный генератор низкого напряжения, то трансформаторы бы не понадобились, можно было бы сразу подавать напряжение потребителю при условии симметричной нагрузки.

Напряжение в ЛЭП повышают не из-за тепловых потерь и школьная физика тут не при чем. Ну посмотрите на формулу P = U*I = I^2 * R = U^2 / R. Если идти в лоб, то по последней формуле потери мощности повышаются пропорционально квадрату напряжения :)

[Никита]

К сожалению нарисовать простую цепочку из последовательно соединенных сопротивлений нагрузки и проводов будет неверно. Так как при расчете такой цепи мы получим более высокие потери мощности. Все дело в обмотках трансформаторов и генераторов. Именно из-за них повышают напряжение на ЛЭП.
Магнитопроводы имеют насыщение и их сопротивление растет с током, протекаемым по обмоткам. Т.е. на низком напряжении мы не сможем создать мощный генератор и трансформатор. Хотя, если бы мы смогли создать мощный генератор низкого напряжения, то трансформаторы бы не понадобились, можно было бы сразу подавать напряжение потребителю при условии симметричной нагрузки.

Напряжение в ЛЭП повышают не из-за тепловых потерь и школьная физика тут не при чем. Ну посмотрите на формулу P = U*I = I^2 * R = U^2 / R. Если идти в лоб, то по последней формуле потери мощности повышаются пропорционально квадрату напряжения :)

Да нарисуйте, уже блин, эту цепочку. Питающуюся от теоретического источника ЭДС бесконечной мощности. И возьмите сопротивление проводов постоянным а сопротивление нагрузки по вашей же формуле - мощность, деленная на квадрат напряжения. И сами увидите, что при постоянной мощности нагрузки с увеличением напряжения для постоянства мощности должно расти сопротивление нагрузки и уменьшаться общий ток в цепи.
А то ведь я нарисую...
И не надо лезть в насыщение, это вопрос на уровне линейных цепей.

[Бондарев Михаил]

Ну посмотрите на формулу P = U*I = I^2 * R = U^2 / R

По вашей логике: посадим в цепь резистор на 100000000ом и...PROFIT!! потери в ноль!
Схемку нарисуйте и посмотрите что где падает и что где греется, не надо "мощных трансформаторов" с "магнитопроводами", возьмите идеальный источник напряжения, а вот провода и нагрузку поближе к реальности.

а то как-то неконструктивно получается тут у нас.

[Бондарев Михаил]

во блин, Никита опередил.)))

[Ryzhij]

2 Serex
Сергей Викторович, формулы для расчёта мощности В НАГРУЗКЕ (с преобразованиями на основе закона Ома) не следует путать с законом Джоуля-Ленца.
Гугл Вам в помощь

А нахрена вообще тогда эти самые трансформаторы, если от них столько проблем?
Так ведь нет, сначала повышают напряжение с генератора в ЛЭП, а потом понижают для раздачи потребителям.
И делают это многоступенчато. Тупые, по всему видать

[Serex]

По вашей логике: посадим в цепь резистор на 100000000ом и...PROFIT!! потери в ноль!

Разве я где-то говорил, что можно увеличивать сопротивление проводов???

Я наоборот сказал, что при повышении напряжения мы не сможем снизить сечение проводов :)

Схемку !! Пожалуйста, но считайте сами

[Ryzhij]

Что ж посчитаем.
Итак, имеется потребитель, наша "священная корова", которой мы должны скормить Рн = 50 КВт = Const в любом случае.

Случай первый, нарисованный.

Напряжение генератора Uг1 = 6 КВ.
Ток в нагрузке Iн1 = Pн / Uг1 = 50 / 6 = 8,33 А
Потери в проводах Q1 = Rпр * ( Iн1 )^2 = 3 * (8,33)^2 = 3 * 69,44 = 208,32 Вт

Случай второй, НЕнарисованный.

Напряжение генератора Uг2 = 3 КВ.
Ток в нагрузке Iн2 = Pн / Uг2 = 50 / 3 = 16,67 А
Потери в тех же проводах Q2 = Rпр * ( Iн2 )^2 = 3 * (16,67)^2 = 3 * 69,44 = 833,67 Вт
(уже в четыре раза больше)

Случай третий, грустный.

Напряжение генератора Uг3 = 0,4 КВ.
Ток в нагрузке Iн3 = Pн / Uг3 = 50 / 0,4 = 125 А (интересно, провод пропускавший без проблем 8,33 А выдержит такой ток нагрузки, и как долго?)
Потери в тех же проводах Q3 = Rпр * ( Iн3 )^2 = 3 * (125)^2 = 3 * 15625 = 46 875 Вт (не слабо провода дымятся, а?)
Про КПД такой линии передачи я тактично промолчу.

[Ryzhij]

И кстати, в реале габариты двигателей мощностью на 50 КВт что на напряжение 6 КВ, что на 0,4 КВ не сильно отличаются, только размеры борно разные.
Существуют как те, так и другие.
Поэтому про "насыщающиеся магнитопроводы" расскажите кому-нибудь ещё...

[Serex]

:) Эх вы лихо посчитали.
Если на проводах напряжение упадет, то на нагрузке уже будет не 6кВ
Это я про первый случай. Остальные аналогично неправильно посчитаны.

[Ryzhij]

По вашей логике: посадим в цепь резистор на 100000000ом и...PROFIT!! потери в ноль!

Именно, ничего не теряем! Правда и ничего никому не даём, но это уже мелочи, не так ли?
(100000000ом - это как раз сопротивление исправного рубильника в отключенном состоянии)

[Ryzhij]

:) Эх вы лихо посчитали.
Если на проводах напряжение упадет, то на нагрузке уже будет не 6кВ
Это я про первый случай. Остальные аналогично неправильно посчитаны.

Коллега, потребителю нужна МОЩНОСТЬ! А удобное себе напряжение он переключая отводы трансформатора на своей подстанции подстроит.
Я дал грубый расчёт, но если учитывать и падение напряжения на проводах, то результат будет ещё более плачевный - стремясь компенсировать падение напряжения потребитель будет брать ещё больший ток.

Опускаясь на удобные нам 220-240 VAC открою Вам секрет - импульсные источники питания при понижении напряжения питающей сети начинают брать из неё больший ток, поскольку призваны обеспечить постоянное напряжение в нагрузке при неизменной мощности этой самой нагрузки.

[Никита]

:) Эх вы лихо посчитали.
Если на проводах напряжение упадет, то на нагрузке уже будет не 6кВ
Это я про первый случай. Остальные аналогично неправильно посчитаны.

Serex, Вы пока писали - я этим и занимался
Если вместе с проводами считать
Сопротивления нагрузки для номинальной мощности 50кВт Rн=(U^2/P)
для 6кВ - 720 Ом
для 3кВ - 180 Ом
для 0,4кВ - 3,2 Ом
Общее сопротивление цепи (источник идеальный) Rобщ=Rн+Rпот
для 6кВ - 720+3=723 Ом
для 3кВ - 180+3=183 Ом
для 0,4кВ - 3,2+3=6,2 Ом
Токи в цепи (Uг/Rобщ)
для 6кВ -8,30 А
для 3кВ - 16,39А
для 0,4кВ - 64,51А //заметьте отличие от расчета без проводов -там ток 125А. Т.е. сопротивление провода соизмеримо с нагрузкой - маленькое сечение провода просто не пускает к нагрузке ток, который она может и должна потреблять. Применительно к двигателю - просто не запустится, не хватит момента.
Падение на проводах (I*R)
для 6кВ -8,30*3=24.9В
для 3кВ - 16,39*3А=49,17В
для 0,4кВ - 64,51*3=193,53В - практически половина напряжения потерялась в проводе.
Мощности в проводе
для 6кВ -8,30*24.9=206,67Вт
для 3кВ - 16,39*49,17=773,1Вт
для 0,4кВ - 64,51*193,53В=12484.62
Но - до нагрузки дошло не все напряжение, поэтому реально с нагрузки можно снять P=(Uг-Uпот)*I
для 6кВ -8,30*(6000-24.9)=49.59кВт
для 3кВ - 16,39*(3000-49,17)=48,36кВт
для 0,4кВ - 64,51*(400-193,53)=13.32кВт
То есть на низком напряжении даже от бесконечного источника, независимо от его насыщения и нелинейностей по тонкому проводу дойдет чуть больше четверти мощности, нужной на конце линии...