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.

 

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

38 comments

  1. Super Erklärung. Das einzige, was mich stört, ist die Anschlussbezeichnung des Motors beim allpoligen Stern- Dreickschema.
    Verfolgt man die einzelnen Stränge, so sieht man, dass in dieser Abbildung U1 mit V2, V1 mit W2 und W1 mit U2 verbunden ist (Dreieckschaltung).

    Aber wie wir gelernt haben, muss die U1 mit W2, V1 mit U2 und W1 mit U2 verbunden werden.

    Einfach zu merken ist es mit folgender Eselsbrücke. Primärseitig: U V W (alphabetische Reihenfolge), sekundärseitig W U V (Wuff).

    Liebe Grüße

  2. Anfänger (älteres Semester)

    Hallo zum Thema
    Beste, sauberste und verständlichste Darstellung, die mir nach Stunden Netzrecherche zu dem Thema, über den Weg gelaufen ist.
    Vielen Dank

  3. Hallo,

    es ist soweit alles logisch. Nur eine Sache verstehe ich nicht.
    Wenn der Motor auf seine Leistung hochgefahren ist und er auf Dreieck geschaltet werden kann, wie funktioniert das?

    Man kann den Motor wärend des laufens ja schlecht außeinander bauen und das Plättchen neu aufs Klemmbrett legen.

    Vielen Dank im Voraus!

    • programierung durch schütze… guck dir den plan… „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.“

  4. Kann man auch die Schaltung in Vier oder Fünfeck schalten, anstatt Dreieck ? mein Meister fragt !

  5. Was passiert, wenn bei der Schaltung gleichzeitig das Stern- und das Dreiecksschütz anzieht? Dann müsste der Motor doch noch schneller laufen oder irre ich mich?
    Bitte um eine Antwort ist für ein Schulprojekt

    • Dann läuft der Motor gar nicht, da die Sicherungen aufgrund eines Kurzschluss (hoffentlich) rausfliegen.

    • passiert ein Kurzschluss zwisc
      hen K2 und K3

    • Top Berichterstattung , für mich nun super logisch und schnell zu begreiffen als ungelernter stromfanatiker könnte mich stundenlang mit steuerungen und parameterisierungen befassen! Was mir jedoch noch fehlt ist ein schema des Steuerstrommes, auch zum dauerhalten eines schützses!

  6. Die Erklärung ist gut dargestellt.
    Wie ist es mit der Drehzahl bei Dauerbetrieb?
    Ist diese bei Leerlauf gleich und nur bei Belastung und damit nur vom Schlupf anders?
    Wie ist dies begründet?

    • Die Drehzahl ist nicht von den Spannungen an den Wicklungen abgängig, sondern nur von der Frequenz. Die Drehzahl ist in Sternbetrieb identisch wie im Dreieckbetrieb. Lediglich das Drehmoment unterscheidet sich. Üblicherweise erfolgt die Umschaltung von Stern- auf Dreieckbetrieb allerdings vor dem Erreichen der Drehzahl. Bei Asynchronmaschinen hat der Schlupf eine Auswirkung auf die Drehzahl. Er gibt die prozentuale Differenz zwischen der asynchronen und der synchronen Drehzahl an.
      Lg

  7. Macht mal keine Faxen hier

  8. Ich hatte auch mal das Problem, daß beim Hochschalten einer Stern-Dreieck-Schaltung manchmal der Motorschutzschalter und auch Neozed-Sicherungen geflogen sind. Auf „Stern-Dreieck-Schaltung“ in Wikipedia ist es gut erklärt.
    Das Schaltbild oben in lila müsste richtig sein.
    Laut Wikipedia müssen folgende Klemmen beim Rechtslauf verbunden sein: U1 – V2, V1 – W2, W1 – U2.
    Beim Linkslauf ist es wieder anders. Es können sonst hohe Stromspitzen entstehen.
    Bei einer Stern-Dreieck-Schaltung wird die Dreieck- Schaltung nicht so verdrahtet, wie bei einer reinen Dreieck- Schaltung!
    Im Eaton Schaltbuch unter 8-37.
    Ich grüße alle Kollegen mit diesem interessanten Beruf!

  9. Ich habe einen Elektromotor 380V 5.5kW auf einen Druckluftkompressor aufgebaut. Ich kann den Motor ja entweder auf Stern oder auf Dreieckschaltung anschliessen. Was aber wenn ich neben dem Motor einen Steuerkasten habe der mir die Aufgabe der Sterndreickschalters macht ? Muss ich etwas spezielles beachten ?

  10. Wie finde ich heraus an welche Klemme am Motor die X Klemme vom Sterndreieckschalter kommt die Y Klemme und die Z Klemme.

  11. Generell gut und verständlich erklärt.
    ABER: was als ALLERWICHTIGSTES fehlt, ist die Tatsache, dass in einem
    Netz mit 400V Drehstrom nur Motoren mit Typenschildern 400/690V verwendet
    werden können für Stern/Dreieck-Anlauf. Meistens haben die Motoren aber 230/400V
    dann ist es kein Wunder dass im Dreieck mit 3-fachem Nennstrom der Motor-
    schutzschalter auslöst!!!!!!!
    Mit Motoren 230/400V Angabe kann kein Stern/Dreieck gemacht werden!!!

    • Falsch. Die kleinere Spannung gibt die strangspannung an. Im Stern sind es 230 und im Dreieck 400V. Ergo 230/400V funktioniert.

    • @pk135
      „Falsch. Die kleinere Spannung gibt die strangspannung an. Im Stern sind es 230 und im Dreieck 400V. Ergo 230/400V funktioniert.“

      Falsch und gefährlich, pk135. Stromer hat recht, da er sich auf den Dreieckbetrieb des Motors bezieht und du das Kennschild falsch liest.

      Die kleinere Spannung gibt die Spannung bei Dreieckschaltung an, die große die Spannung bei Sternschaltung. Es gibt Typenschilder bei denen nur die Sternspannung angegeben ist (gekennzeichnet), hier ist die Strangspannung nur über Berechnung mit dem Verkettungsfaktor (√3) zu ermitteln (siehe unten) und nicht immer sind Stern/Dreieck-Symbole vorhanden.

      Grundsätzlich gilt also bei einer Angabe wie dieser: 230/400 = 230 V Dreieck (D), 400 V Stern (Y).

      Warum ist, wie du sagst, die „kleinere“ Spannung die Strangspannung?
      Im Dreieck entspricht die Außenleiterspannung* der Strangspannung (eine Wicklung liegt zwischen zwei Außenleitern). Im Stern gilt: Außenleiterspannung geteilt durch Verkettungsfaktor (√3 = ca. 1,73) ergibt Strangspannung (mehr als eine Wicklung liegt zwischen zwei Außenleitern).

      *(Außenleiterspannung oder Leiterspannung: zwischen zwei Außenleitern (L 1,2,3), NICHT zwischen Außenleiter (und Mittelpunkt (N))

      Für einen Motor mit der Angabe 230D/400Y ergibt sich somit eine Strangspannung von 230 V. Die Rechnung 400Y V (im Stern) geteilt durch √3 ergibt auch ca. 230 Volt und bestätigt damit die Strangspannung. Wenn du diese Maschine nun im Dreieck anschließt, würden an jedem Strang nun aber 400 V (Außenleiter zu Außenleiter) anliegen, der Motor somit zerstört. Ein solcher Motor darf nur in Sternschaltung betrieben werden.

      Stromer nennt als Beispiel einen weiteren Motor mit der Angabe 400/690 V. Hier beträgt die Strangspannung 400 V, (Berechnung aus Sternspannung: 690 V geteilt durch √3 = 398 V). Dieser dürfte in unserem Drehstromnetz mit 400 V auch im Dreieck betrieben werden, im Stern dürfte er theoretisch mit 690 V betrieben werden, da die Strangspannung von 400 V nicht überschritten würde. Unser gewöhnliches Drehstromnetz bietet diese Außenleiterspannung üblicherweise aber nicht.

      Quelle: Ich bin ausgebildeter Mechatroniker und recherchiere derzeit gezielt zu diesem Thema: Europa Lehrmittel, Fachkunde Elektrotechnik (Ausgabe 32) S. 157 & 494 & Tabellenbuch Elektrotechnik (Ausgabe 29) S. 49.

  12. Was mach ich, wenn ich nur eine Phase habe, also nur 1 3×2,5-Kabel? Kann ich alle Leiter auf eine Phase klemmen?

    • Einen Kondensator einbauen! Der Verschiebt dir die Phase um 90°. Hau mal den Begriff Steinmetzschaltung in die Suchmaschine.

  13. 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

    • Alles falsch! 🙂 Auf den Typenschildern steht die niedrigere vor der höheren Spannung, also zb 230V/400V oder 400V/690V und nicht umgekehrt

    • Naja, 400V auf einem Niederspannungsnetz juckt den Motorschutzschalter genauso wie die Sicherung einfach mal überhaupt nicht. Aber schön, dass sie so konstruktiv erstmal das oben gesagte als „Alles falsch“ abstempeln hm?

  14. Hallo!

    Was nimmst du als Zeitrelais?

    Viele Grüße

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

    • Warum sollte von Dreieck in Stern zurückgeschaltet werden?
      Wenn´s läuft läufs… wWenn man es nicht mehr braucht, dann aus. Bekehrt mich, aber mir ist nicht bekannt, das man von Dreieck in Stren schaltet.

  16. 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.

  17. 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 😉

    • Wenn an der Drehbank noch irgendwas an 230V Geräten angeschlossen ist, wie ein Lüfter oder eine Kühlmittelpumpe, wird der Nullleiter über das blaue Kabel im Stern (also auf der Brücke) „erzeugt“. Ist bei manchen älteren Hochdruckreinigern mit Ölbrenner auch so. Da hängt das Gebläse + Ölpumpe an L1 + Neutralleiter aus dem Stern.

  18. 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).

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