Сравнение соединений «звезда» и «треугольник» :: информационная статья компании Полимернагрев

Соединения «звезда» и «треугольник» — это два типа соединений в трехфазных цепях. Соединение «звезда» — это 4-проводная система, а соединение «треугольник» — 3-проводная система.

Прежде чем вдаваться в подробности о соединении звездой, соединением треугольником и сравнивать их, давайте расскажем подробнее об однофазной и трехфазной электроэнергии.

Разница между однофазными и трехфазными источниками питания

Почти 90% электроэнергии, которую мы используем в повседневной жизни, поступает от переменного источника. Будь то наша бытовая техника, офисное оборудование или промышленное оборудование, мы используем источник переменного тока для питания этих устройств.

Если вы новичок, то переменный ток— это тип электроэнергии, в котором электрический ток периодически меняется, как по величине, так и по направлению. Кроме того, в зависимости от сферы использования, мощность переменного тока может подаваться либо в однофазной, либо в трехфазной системе.

Однофазная система питания переменного тока состоит из двух проводов, известных как фаза и нейтрального провода. В случае трехфазной системы вы используете либо три провода (нет нейтрали в трехпроводном трехфазном питании, и все три провода являются фазами), либо четыре провода для передачи питания.

Давайте теперь углубимся в детали однофазных и трехфазных систем, а также увидим разницу между однофазными и трехфазными источниками питания.

Что такое однофазный источник питания?

Как упоминалось ранее, в однофазном источнике питания мощность распределяется с использованием только двух проводов, называемых фазой и нейтралью. Поскольку мощность переменного тока принимает форму синусоидальной волны, напряжение в однофазной сети достигает максимума при 90 ^° во время положительного цикла и снова при 270 ^° во время отрицательного цикла.

Сравнение соединений «звезда» и «треугольник» Полимернагрев

Фазный провод несет ток к нагрузке, а нейтральный провод обеспечивает обратный путь тока. Обычно однофазное напряжение составляет 220 В, а частота — 50 Гц (это зависит от того, где вы живете).

Поскольку напряжение в однофазном источнике питания увеличивается и падает (пики и провалы), постоянная мощность не может подаваться на нагрузку.

Преимущества однофазного источника питания

Это очень распространенная форма источника питания для самых малых требований к мощности. Почти все бытовые электросети являются однофазными, поскольку бытовым приборам требуется небольшое количество энергии для работы освещения, вентиляторов, охладителей, обогревателей, небольших кондиционеров и т. д.
Конструкция и работа однофазной системы электроснабжения часто просты.
В зависимости от региона однофазного питания достаточно для нагрузки до 2500 Вт.

Недостатки

Небольшие однофазные двигатели (обычно менее 1 кВт) не могут запускаться напрямую с помощью однофазного источника питания, так как для двигателя недостаточно начального крутящего момента. Таким образом, для правильной работы необходимы дополнительные схемы, такие как пускатели двигателей (например, пусковые конденсаторы в вентиляторах и насосах).
Тяжелые нагрузки, такие как промышленные двигатели, некоторые мощные промышленные нагреватели и другое оборудование, не могут работать от однофазной сети.

Что такое трехфазное электропитание?

Трехфазный источник питания состоит из трех силовых проводов (или трех фаз). Кроме того, в зависимости от типа цепи (которых существует два типа: звезда и треугольник), у вас может быть или не быть нейтрального провода. В трехфазной системе электропитания каждый сигнал мощности переменного тока находится в противофазе друг с другом на 120 ^{0 .}

В трехфазном источнике питания в течение одного цикла 360 ⁰ каждая фаза достигла бы пикового значения напряжения дважды. Кроме того, мощность никогда не падает до нуля. Этот постоянный поток мощности и способность выдерживать более высокие нагрузки делают трехфазное питание подходящим для промышленных и коммерческих сфер.

Как упоминалось ранее, в трехфазном источнике питания существует два типа конфигураций цепей. Это Треугольник и Звезда. В конфигурации треугольника нулевой провод отсутствует, и все системы высокого напряжения используют эту конфигурацию.

Что касается конфигурации «звезда», то есть нейтральный провод (общая клемма/точка цепи «звезда») и заземляющий провод (иногда).

Напряжение между двумя фазами в трехфазном источнике питания составляет 380 В, а между фазой и нейтралью — 220 В. Следовательно, вы можете обеспечить три однофазных источника питания, используя трехфазный источник питания (так это обычно делается для жилых помещений и малых предприятий).

ПРИМЕЧАНИЕ. Существует разница между прямым трехфазным питанием и трехфазным питанием, разделенным на три однофазных источника питания.

Преимущества трехфазного питания

При одинаковой мощности трехфазный источник питания использует меньше проводов, чем однофазный источник питания.
Трехфазное питание обычно является предпочтительной сетью для коммерческих и промышленных нагрузок. Хотя в некоторых странах (например, в большинстве европейских стран) даже бытовое электроснабжение является трехфазным.
Вы можете очень легко запускать большие нагрузки.
Большие трехфазные двигатели (обычно используемые в промышленности) не требуют пускателя, поскольку разность фаз в трехфазном источнике питания будет достаточной, чтобы обеспечить достаточный начальный крутящий момент для запуска двигателя.
Почти вся мощность вырабатывается в трехфазном питании. Хотя существует концепция многофазного питания, исследования показали, что трехфазный источник питания более экономичен и прост в производстве.
Общий КПД трехфазного источника питания выше по сравнению с однофазным источником питания при той же нагрузке.

Разница между однофазными и трехфазными источниками питания

Однофазная система состоит всего из двух проводников (проводов): один называется фазным (иногда линейным, токоведущим или горячим), по которому протекает ток, а другой называется нейтральным, который действует как обратный путь для замыкания цепи.
В трехфазной системе у нас есть как минимум три проводника или провода, несущие переменное напряжение. Более экономично передавать мощность с использованием трехфазного источника питания по сравнению с однофазным источником питания, поскольку трехфазный источник питания может передавать в три раза больше мощности всего с тремя проводниками по сравнению с двухпроводным однофазным источником питания.

Следовательно, большая часть вырабатываемой и распределяемой электроэнергии на самом деле является трехфазной (но большинство домохозяйств будет получать однофазное питание).

Давайте теперь выделим вкратце основные пункты различий между однофазными и трехфазными источниками питания.

В однофазном источнике питания питание подается по двум проводам, называемым фазой и нейтралью. При трехфазном питании питание подается по трем проводам (четыре провода, если включен нейтральный провод).
Напряжение однофазного питания составляет 220 В, а трехфазного — 380 В.
Для одинаковой мощности однофазного источника питания требуется больше проводов, чем для трехфазного источника питания.
КПД трехфазного источника питания значительно выше, чем у однофазного источника питания, и мощность передачи также больше.
Поскольку в однофазном источнике питания используется только два провода, общая сложность сети меньше по сравнению с четырехпроводным трехфазным источником питания (включая нейтраль).

Соединение Звезда и Треугольник

Трехфазная система электроснабжения может быть организована двумя способами. Это: звезда (также называемая Y) и треугольник (Δ) .

Соединение типа Звезда

При соединении звездой 3-фазные провода подключаются к общей точке или к точке звезды, а нейтраль берется из этой общей точки.

Если используются только трехфазные провода, то это называется трехфазной трехпроводной системой. Если также используется нейтральная точка (что часто бывает), то это называется 3-фазной 4-проводной системой. На следующем изображении показано типичное соединение звездой.

Соединение треугольником

В соединении треугольником есть только 3 провода для распределения, и все 3 провода являются фазами (в соединении треугольником нет нейтрали). На следующем изображении показано типичное соединение типа «Треугольник».

Сравнение соединений «звезда» и «треугольник»

Давайте узнаем больше об этих соединениях, используя следующее сравнение соединений «звезда» и «треугольник».

Соединение звездой (Y)	Соединение треугольником (Δ)
Соединение «звезда» — это 4-проводное соединение (в некоторых случаях 4-й провод не является обязательным).	Соединение треугольником представляет собой 3-проводное соединение.
Возможны два типа систем соединения звездой: 4-проводная 3-фазная система и 3-проводная 3-фазная система.	В соединении треугольником возможна только 3-х проводная 3-х фазная система.
Из 4 проводов 3 провода являются фазами, а 1 провод — нейтралью (которая является общей точкой 3 проводов).	Все 3 провода являются фазами соединения треугольником.
При соединении звездой один конец всех трех проводов подключается к общей точке в форме буквы Y, так что все три открытых конца трех проводов образуют три фазы, а общая точка образует нейтраль.	В соединении треугольником каждый провод соединяется с двумя соседними проводами в форме треугольника (Δ), и все три общие точки соединения образуют три фазы.
Общая точка соединения звездой называется Нейтральной.	В соединении треугольником нет нейтрали
Линейное напряжение (напряжение между любыми двумя фазами) и фазное напряжение (напряжение между любой фазой и нейтралью) различаются.	Линейное напряжение и фазное напряжение совпадают.
Линейное напряжение равно трехкратному фазному напряжению, т.е. VL = √3 VP. Здесь VL — линейное напряжение, а VP — фазное напряжение.	Линейное напряжение равно фазному напряжению, т.е. VL = VP.
При соединении звездой вы можете использовать два разных напряжения, поскольку VL и VP различаются. Например, в системе 220/380 В напряжение между любым фазным проводом и нейтральным проводом составляет 220 В, а напряжение между любыми двумя фазами составляет 380 В.	В соединении треугольником мы получаем только одну величину напряжения.
Линейный ток и фазный ток одинаковы.	Линейный ток в три раза больше фазного тока.
В соединении звездой IL = IP. Здесь IL — линейный ток, а IP — фазный ток.	В соединении треугольником IL = √3 IP
Полную трехфазную мощность в соединении звездой можно рассчитать, используя следующие формулы. P = 3 x VP x IP x Cos(Φ) или P = √3 x VL x IL x Cos(Φ)	Общая трехфазная мощность в соединении треугольником может быть рассчитана с использованием следующих формул. P = 3 x VP x IP x Cos(Φ) или P = √3 x VL x IL x Cos(Φ)
Поскольку линейное напряжение и фазное напряжение различны (VL = √3 VP), изоляция, необходимая для каждой фазы, меньше при соединении звездой.	При соединении треугольником линейное и фазное напряжения одинаковы, поэтому для отдельных фаз требуется дополнительная изоляция.
Обычно соединение «Звезда» используется как в передающих, так и в распределительных сетях (либо с однофазным питанием, либо с трехфазным).	Соединение Треугольник обычно используется в распределительных сетях.
Поскольку требуется меньше изоляции, соединение звездой можно использовать на больших расстояниях.	Соединения Треугольник используются для более коротких расстояний.
Соединения «звезда» часто используются в случаях, требующих меньшего пускового тока.	Соединения треугольником часто используются в случаях, требующих высокого пускового момента.