Stern Dreieck Schaltung


Die kombinierte Stern Dreieck Schaltung, ist eine Massnahme zur Herabsetzung des Anlaufstromes, beim Starten eines Drehstrommotors. Der Motor wird also zuerst mit der Stern Schaltung gestartet, durch diese Massnahme ist der Anlaufstrom nur etwa 30% so hoch, wie beim Start einer Dreieck Schaltung. Ist der Motor nun mit der Stern Schaltung angelaufen, wird direkt auf die Dreieck Schaltung umgeschaltet.

Man kann sich das wie bei einer Fahrradschaltung vorstellen. Angefahren wird mit einem kleineren Gang und dann für die Normalgeschwindigkeit hochgeschaltet somit ist der Kraftaufwand beim Anfahren geringer. Etwas ähnliches passiert bei der Stern Dreieck Schaltung.

Was ist eine Stern bzw. Dreieckschaltung?

Drehstrom Motoren werden mit Hilfe eines Klemmbrettes angeschlossen. Das Motorklemmbrett ist dabei so konstruiert, dass zwei Schaltungen möglich sind, nämlich Stern und Dreieck. Diese Schaltungen werden mittels Brücken eingestellt.

Auf dem Motorenklemmbrett befinden sich sechs Kontakte. Der Drehstrom Motor hat drei Wicklungen. Jede dieser drei Wicklungen hat zwei Kontakte und diese sechs Kontakte sind am erwähnten Klemmbrett zu finden.

 

Motorlemmbrett Bezeichnugen

So sieht ein Motorenklemmbrett aus. Bestückt mit sechs Kontakten. Die erste Wicklung ist mit dem Buchstaben U, die zweite mit V und die dritte mit W gekennzeichnet.

 

Wicklungen eines Drehstrommotors

Drehstrom Motor Wicklungen

Auf dieser Zeichnung sind die Wicklungen eines Drehstrommotor vereinfacht Dargestellt. Hier sieht man wie die Wicklungen ungefähr angebracht sind. Die Wicklungen bestehen aus aufgewickelten Kupferdrähten, sie sehen aus als ob sie blank wären, doch sie haben eine hauchdünne Isolationsschicht aufgetragen.

 

Motorklemmbrett Wicklungen

Zurück zum Motorklemmbrett. Immer zwischen zwei Kontakten mit den selben Buchstaben z.B U1 und U2 ist eine der drei Wicklungen des Drehstrommotors angeschlossen. Anfang und Ende der Wicklung. Das rote Viereck stellt hier die Wicklung dar. Die drei Aussenleiter (L1, L2, L3) werden immer so angeschlossen:

L1 an U1

L2 an V1

L3 an W1

 

Die Stern Schaltung

Motorklemmbrett Stern schaltung Brücken

Öffnet man die Abdeckung des Klemmbretts, sind die notwendigen Kupferbrücken (Verbindungen) beigelegt oder bereits eingebaut. Auf dieser Zeichnung sind die Brücken violett dargestellt. Sind diese Brücken so verbaut, hat der Motor eine Stern Schaltung.

 

Stern Schaltung Prinzip

In einer anderen Darstellung sieht das ganze dann so aus. Nun haben wir eine Sternförmige Schaltung, daher auch der Name. Auch hier sind die Brücken in violett dargestellt.

Die Dreieck Schaltung

Motorklemmbrett Dreieck Schaltung Brücken

Sind die Brücken so verbaut, hat der Motor einer Dreieck Schaltung eingebaut.

 

Dreieck Schaltung Prinzip

Auch hier die übliche Darstellung der Dreieckschaltung, die für den Namen der Schaltung verantwortlich ist.

Stern Dreieck Motorschaltung

Nun stellt sich die Frage, warum ist der Anlaufstrom bei der Sternschaltung deutlich geringer als bei der Dreieckschaltung?

Bei der Sternschaltung liegt eine Spannung von 230V an den Wicklungen. Dabei ist die Leiterspannung 400V.

Bei der Dreieckschaltung liegt eine Spannung von 400V an den Wicklungen, bei gleicher Leiterspannung.

Durch die geringere Spannung an den Wicklungen bei der Sternschaltung ist auch die maximale Drehzahl geringer, dadurch ist auch der Anlaufstrom geringer.

Bei der Stern Dreieck Schaltung handelt es sich eigentlich um eine reine Dreieckschaltung. Mittels einer vorübergehenden Umschaltung auf die Sternschaltung beim Anlauf des Motors, wird der Anlaufstrom reduziert.

 

Schema Steuerstromkreis Stern dreieck

Um die Stern Dreieck Schaltung zu verstehen, sollte man sich zuerst den Steuerstromkreis anschauen. Angefangen von oben.

– Taste Ein schaltet das Zeitrelais und die Schütze K1 und K3 ein. Durch die Selbsthaltung bleibt K1 gezogen

– Der Motor läuft nun mit der Stern Schaltung an. Die eingestellte Verzögerungszeit am Zeitralais KT läuft ab.

– Nach Ablauf dieser Verzögerungszeit öffnet der Kontakt K1T und K3 fällt ab. Der Motor läuft nun nicht mehr mit der Stern Schaltung.

– Nach einer Verzögerungszeit von ca. 0,2 s schliesst K2T und schaltet somit K2 ein. Der Motor läuft nun mit der Dreieck Schaltung weiter.

– Damit es durch eventuelle Fehler in der Steuerung zu keinem gleichzeitigen Einschalten von K2 und K3 kommen kann, sind diese zwei Schütze mechanisch gegenseitig verriegelt. Es kann also nur einer von beiden gezogen sein.

Erklärungen zu den verschiedenen Kontakten findet man unter Elektrosymbole > Kontakte

 

Allpoliges schema stern dreieck

Auf dieser Zeichnung ist das Ganze noch einmal im Allpoligen Starkstromkreis aufgezeichnet. Hier ist zu sehen, wie die Schützen (K1, K2, K3) beim Motor (M1), die Stern und Dreieck Schaltungen schalten.

Zu beachten ist, dass K2 und K3 “nur” die Aufgabe haben, die Brücken zu ändern um eine Stern- bzw. Dreick-Schaltung zu ermöglichen. K1 hat dabei die Aufgabe den Motor ein- und auszuschalten.

Der Motor hat nun sechs Drähte angeschlossen, die üblichen geschalteten Aussenleiter L1, L2, L3 von K1 kommend, angeschlossen am Motor (U1, V1, W1). Und von den Klemmen U2, V2, W2 verbunden mit den schützen K2 und K3.

– Beim Einschalten werden K1 und K3 gezogen.

– Schön zu sehen ist nun, dass eine Verbindung von U2, V2 und W2 entsteht. Dabei entsteht eine Verbindung von U2, V2 und W2 wie auf der Zeichnung mit der Sternschaltung.

Klemmbrett Stern schaltung Brücken

– Der nächste Schritt der Schaltung ist nun, dass K3 abfällt und nur kurze Zeit später K2 geschaltet wird. Der Motor läuft in Dreieck Schaltung weiter und erreicht die volle Drehzahl. Auch hier passiert nichts anders als auf dieser Zeichnung, die Dreieckschaltung.

Klemmbrett Dreieck Schaltung Brücken

 

Motorenklemmbrett 004

Zum Schluss gibt es noch ein Foto von einem Motorenklemmbrett eines doch schon älteren Elektromotors. Nun sollte es kein Problem mehr sein, zu bestimmen ob dieser Motor eine Stern oder eine Dreieck Schaltung hat.

Energieeffiziente elektrische Antriebe: Grundlagen, Leistungselektronik, Betriebsverhalten und Regelung von Drehstrommotoren

 

Alle Angaben ohne Gewähr. Wer ohne spezielle Ausbildung an Starkstrom arbeitet, begibt sich in Lebensgefahr!

23 comments

  1. hans-joachim frank

    Alles verständlich dargestellt,so das ich als ausgemusterter Telegrafenbeamter im hohen Alter von 65 Jahren damit auch noch zurecht komme.

  2. Habe bei einer Fräsmaschine einen Stern-Dreieck-Schalter eingebaut.
    Alles richtig angeschlossen. Maschine läuft bei Stern einwandfrei, jedoch
    wenn ich auf Dreieck schalte läuft sie nur einen kurzen Moment dann
    fällt der Motorschutz.
    Was hat es da wohl ?
    Lg: Herbert

    • Im Dreieck ist der Strom um Wurzel3 höher als im Stern.
      Wahrscheinlich ist der Motorschutzschalter für den Betrieb im Dreieck nicht hoch genug eingestellt.
      Daher löst er aus.

    • Hallo Herbert,

      ist Strombegrenzung des Motorschutzschalters an die Stromaufnahme des Motors angepasst?
      Grüße Harald

    • Thorsten Frank

      Hallo Herbert,
      macht der Motor laute Geräusche nach dem Umschalten auf Dreieck? Dann hast Du am Dreieckschütz die Phasen verwechselt, sprich, an einer Wicklung liegt zweimal die gleiche Phase an und somit läuft er nur auf zwei Phasen. Ergo, der Motorschutzschalter löst aus und auch ein lautes Geräusch ist zu hören.

    • Die Schaltung mit den Schützen ist fehlerhaft ! Klemmbrett beachten ! Bei Dreieckschaltung muß W2 an U1 U2 anV1 und V2 an W1 geschaltet werden.
      Einfach mal im spannungslosen Zustand durchmessen.

    • Is der motorschutz falsch eingestellt oder eine Phase fehlt ….hast du den Schutz im Strang oder im aussenleiter eingebaut

  3. Hallo Anonymous danke für dein Kommentar.

    Ich habe jetzt schon mehrere solcher Antworten bekommen, die alle etwas anderes behaupten. Anscheinend herrscht hier eine gewisse Uneinigkeit :D.

    Ich besorge mir einen Motor und dann möchte ich das Thema noch einmal durch testen.

    • @Matthias

      Ich kenne es von Motorklemmbretter auch so wie es Anonymous sagt und meine auch das es so der Norm entspricht.
      Das Thema ist wahrscheinlich längst durch aber ich dachte ich geb auch mal meinen Senf dazu 🙂

  4. Hallo, sehr guter Text, alles perfekt erklärt!
    Habe allerdings auf dem Bild wo der Laststromkreis der Sterndreieckschaltung dargestellt wird (das letzte Bild mit lila Hintergrund), einen kleinen Fehler gefunden! Hier ist ein Phasendreher drinne, Beispiel: U1 muss ja eigentlich mit W2 verbunden sein, in diesem Fall aber mit V2.

    Ansonsten Top!

    Gruß
    Max

    • Hallo Max,
      der scheinbare Fehler ist eine Optimierung der Schaltung um eine eventuelle Stromspitze bei der Umschaltung von Stern auf Dreieck zu vermeiden.
      Siehe Eaton Schaltungsbuch.

  5. Ganz tolle Beschreibung!

    Da ist allerdings ein Satz, bei dem Puristen stocken, auf den ich näher eingehen möchte:

    „Durch die geringere Spannung an den Wicklungen bei der Sternschaltung ist auch die maximale Drehzahl geringer, dadurch ist auch der Anlaufstrom geringer.“

    Zur Drehzahl:
    Die Drehzahl hängt nicht davon ab, ob der Motor in Sternschaltung oder Dreieckschaltung betrieben wird und vom Prinzip her auch nicht von der anliegenden Spannung. Die Drehzahl hängt NUR von der Frequenz ab – die am Netz ja bekanntlich 50Hz ist (und der Polzahl – hier nicht relevant).

    Perfektionisten werden allerdings ihren Senf dazugeben, indem sie richtigerweise anmerken, dass der „mager“ betriebene Motor in Sternschaltung (bei vorhandener Last) etwas mehr Schlupf hat als der „satt“ betriebene Motor in Dreieckschaltung.

    Es wäre aber falsch anzunehmen, dass der Motor in der Sternschaltung eine andere Drehzahl anstreben würde. Der Unterschied in der Drehzahl zwischen Stern- u. Dreieckschaltung werden wenige Umdrehungen pro Minute sein – keinesfalls die bekannten Faktoren wie 0,58, 0,66 etc..

    Zum Anlaufstrom:
    Der Strom ist eine Folge der angelegten Spannung und des Widerstands (der Wicklung). Im Anlauf – also ab Drehzahl 0 – ist der Widerstand nur der Kupferwiderstand. Erst wenn der Motor dreht baut sich der induktive Widerstand der Spule allmählich auf und wirkt zusätzlich mit. Der Strom wird bei steigender Drehzahl (aufgrund des steigenden Widerstands) imm weniger. Somit ist der Anlaufstrom nur bei geringen Drehzahlen relevant. Bei höheren Drehzahlen geht dieser Strom zurück (auf den nominalen Betriebsstrom bei Nennlast).

  6. Kann mir bitte einer helfen?
    Ich habe an einer Drehbank die drei Kabel,die bereits gekennzeichnet waren an U,V,W verbunden die oberen drei sind aber mit einer Brücke verbunden und nun ist ein blaues Kabel übrig…
    Wo kommt das dran?An die Erdung oder an der Brücke?

    So sieht es aus: Z-X-Y—(gebrückt)

    U V W °——Erdung
    I I I

    • Das blaue Kabel – sprich Nullleiter – wird gar nicht angeschlossen. Du brauchst nur die drei Phasen L1,L2,L3 und den PE am Gehäuse des Motors. Bei einer Drehbank wird der Motor wohl zudem noch einen Anschluss für die Bremse haben. Oft ist im Motor ein Gleichrichter mit 4 Anschlüssen 2x ~ und + und – verbaut. Die 2x ~ solltest nicht vergessen anzuschließen, sonst wird es ein langer Abend 😉

  7. Hallo.
    Klasse Beitrag und gut erklärt.

    Vielleicht sollte man aber ergänzen das nicht alle Dreiphasigen Motoren geeignet sind für Stern/Dreieck. Es ist unbedingt das Typenschild zu beachten! Bei einer Netzspannung von 400V und einem Typenschild von 400V/230V Stern/Dreieck ist der Antrieb nicht dafür geeignet, da die Dreieckspannung nur 230V betragen darf.

  8. super erkärung danke

  9. hallo
    beim zurückschalten von dreieck auf stern fliegt die sicherung.
    was kann ich tun?

  10. Neue rein 🙂

  11. Alte raus neue rein

  12. Hallo!

    Was nimmst du als Zeitrelais?

    Viele Grüße

  13. Alles falsch! Man kann einen Drehstrommotor mit einem Typenschild 400V/230 bzw. früher 380V/220V nicht durch Verwendung eines Stern-Dreieck-Schalters im Stern-Dreieck-Anlauf am 400V Niederspannungsnetz betreiben. Seine drei Ständerwicklungen sind jeweils nur für 230V bzw. 220 V ausgelegt. Werden sie in Dreickschaltung mit dem 400V Niederspannunsnetz verbunden, geraten sie in Sättigung, was zwangsläufig den Motorschutzschalter oder die Sicherung auslöst. Für einen Stern-Dreieck-Anlauf am 400V Niederspannungsdrehstromnetz braucht man einen Drehstrommotor, dessen Typenschild die Nennspannungen 690V/400V ausweist. Steht im Buch“ Elektroenergiesysteme“.

    LG Joe

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