Сопоставление условий при соединении трехфазных потребителей звездой и треугольником.

Схема соединения трехфазной нагрузки не зависит от схемы соединения генератора трехфазного тока. Возможность переключения фаз приемника с соединения звездой на соединение треугольником часто используется для регулирования силы тока и мощности, например для уменьшения пусковых токов трехфазных двигателей, для изменения температуры трехфазных электрических печей и т.д.

Рассмотрим, как изменяются токи симметричной нагрузки, имеющей постоянное фазное сопротивление Z_Ф, при переключении со звезды на треугольник. Такое переключение осуществляется посредством простого трехполюсного переключателя.

При соединении звездой фазный ток I_Ф равен линейному току. На основании закона Ома:

I_Ф = U_Ф / Z_{Ф =} I_Л.

Так как при соединении звездой U_Ф = U_Л / , то линейный ток при этом соединении:

I_Л = U_Л / Z_{Ф .}

При соединении треугольником на основании закона Ома:

I_Ф = U_Л / Z_{Ф .}

Линейный ток при соединении треугольником:

_.I_Л = I_Ф,

следовательно _.I_Л = U_Л / Z_Ф .

Сопоставив выражения линейных токов при соединении звездой и треугольником, получим, что при одном и том же линейном напряжении U_Л и одинаковом Z_Ф:

I_Л = 3I_Л ,

а для фазных токов:

I_Ф = I_Ф .

Мощность трехфазной системы:

P = U_Л I_Л cos .

В результате уменьшения линейного тока при переключении с треугольника на звезду эта мощность уменьшается в 3 раза.

У наиболее распространенных трехфазных асинхронных двигателей пусковой ток больше его номинального рабочего тока примерно в 6 раз. Если нормально двигатель должен работать при соединении обмоток треугольником, то на время пуска его обмотки можно соединить звездой. Это уменьшит пусковой ток в 3 раза, то есть он будет больше номинального рабочего тока двигателя только в 2 раза.

Сравним условия для этих двух способов соединения в случае, когда одну и ту же фазную мощность P_ф = U_фI_ф cos  нужно получить при одном и том же линейном напряжении.

При соединении звездой фазное напряжение будет в раз меньше, чем при соединении треугольником; следовательно, чтобы получить ту же мощность при соединении звездой сила тока должна быть в раз больше.

Выразим мощность через фазное активное сопротивление:

P_Ф = I_Ф² R_Ф.

Так как при обоих способах соединения мы должны получить одну и ту же мощность, то

I_Ф² R_Ф = I_Ф² R_Ф,

а так как I_Ф = I_Ф , то R_Ф = R_Ф / 3.

Предположим, что R_Ф = l / S - активное сопротивление провода, из которого намотаны катушки приемника электроэнергии.

При соединении звездой сечение провода должно быть примерно раз больше, чтобы пропускать большую в раз силу тока, а длина провода l должна быть в меньше.

Таким образом, общий вес провода, необходимого для катушек приемника при обоих способах соединения будет одинаков. Но для звезды понадобится более толстый и короткий провод. Такой провод будет дешевле и механически прочнее. Кроме того, при соединении звездой изоляция фаз приемника должна быть рассчитана на напряжение, меньшее линейного в раз, а при соединении треугольником она должна быть рассчитана на линейное напряжение.

Следовательно, выгоднее рассчитывать трехфазные устройства на нормальную работу при соединении по схеме звезда.

Однако в некоторых случаях по ряду специальных соображений все же применяется соединение треугольником.