定子三相绕组的接线方式(星形接法Y接法)(三角形接法)

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机电

正文

一、 星形接法(Y 接法)

在星形接法中,三相绕组的一端连接在一起,形成一个公共点,称为中性点(或零点)。另外三端分别连接到三相电源的三根相线(A、B、C)。

星形接法通常用于高压电机,因为这种接法可以降低每相绕组的电压,从而减小绝缘要求。

1、特点:

(1)电压关系

相电压(线圈两端的电压)等于线电压(相线之间的电压)除以 $\sqrt{3}$。即 $V_{\text{相}} = \frac{V_{\text{线}}}{\sqrt{3}}$。

考虑一个对称的三相系统,假设相电压 $V_{AN}$ 是一个复数向量,其幅值为 $V_{\text{相}}$,相位为 0 度。相电压 $V_{BN}$ 和 $V_{CN}$ 分别滞后 $120^\circ$ 和 $240^\circ$:

- $V_{AN} = V_{\text{相}} \angle 0^\circ$
- $V_{BN} = V_{\text{相}} \angle -120^\circ$
- $V_{CN} = V_{\text{相}} \angle 120^\circ$

线电压 $V_{AB}$ 是相电压 $V_{AN}$ 和 $V_{BN}$ 的向量差:

$ V_{AB} = V_{AN} - V_{BN} $

将 $V_{AN}$ 和 $V_{BN}$ 代入:

$ V_{AB} = V_{\text{相}} \angle 0^\circ - V_{\text{相}} \angle -120^\circ $

将相电压表示为复数:

$ V_{AN} = V_{\text{相}} \angle 0^\circ = V_{\text{相}} (\cos 0^\circ + j \sin 0^\circ) = V_{\text{相}} (1 + j 0) $

#### $V_{BN}$ 的复数表示

$ V_{BN} = V_{\text{相}} \angle -120^\circ = V_{\text{相}} (\cos(-120^\circ) + j \sin(-120^\circ)) $

$ V_{AN} = V_{\text{相}} (1 + j0) $
$ V_{BN} = V_{\text{相}} \left( -\frac{1}{2} - j \frac{\sqrt{3}}{2} \right) $

计算 $V_{AB}$:

$ V_{AB} = V_{\text{相}} (1 + j0) - V_{\text{相}} \left( -\frac{1}{2} - j \frac{\sqrt{3}}{2} \right) $
$ V_{AB} = V_{\text{相}} \left( 1 + \frac{1}{2} + j \frac{\sqrt{3}}{2} \right) $
$ V_{AB} = V_{\text{相}} \left( \frac{3}{2} + j \frac{\sqrt{3}}{2} \right) $

计算幅值:

$ |V_{AB}| = V_{\text{相}} \sqrt{\left( \frac{3}{2} \right)^2 + \left( \frac{\sqrt{3}}{2} \right)^2} $
$ |V_{AB}| = V_{\text{相}} \sqrt{\frac{9}{4} + \frac{3}{4}} $
$ |V_{AB}| = V_{\text{相}} \sqrt{3} $

因此,线电压 $V_{AB}$ 的幅值是相电压 $V_{\text{相}}$ 的 $\sqrt{3}$ 倍。

(2)电流关系

线电流等于相电流,即 $I_{\text{线}} = I_{\text{相}}$。

二、 三角形接法(Δ 接法)

在三角形接法中,三相绕组首尾相连,形成一个闭合回路。每个绕组的末端与另一个绕组的始端相连,三相电源的三根相线(A、B、C)分别连接到三角形的三个顶点。

三角形接法通常用于低压电机,因为这种接法可以提供较大的启动转矩。

特点:

  • 电压关系:线电压等于相电压,即 $V_{\text{线}} = V_{\text{相}}$。由于每个绕组直接连接在两个相线之间,所以线电压等于相电压
  • 电流关系:线电流等于相电流乘以 $\sqrt{3}$,即 $I_{\text{线}} = \sqrt{3} \cdot I_{\text{相}}$。
  • 线电流I线):流入或流出每个相线的电流,如 IAIC
  • 相电流I相):流过每个绕组的电流。

在三角形接法中,线电流和相电流之间的关系稍微复杂一些:

- **线电流**($I_{\text{线}}$):流入或流出每个相线的电流,如 $I_A$、$I_B$ 和 $I_C$。
- **相电流**($I_{\text{相}}$):流过每个绕组的电流。

为了理解线电流和相电流之间的关系,我们需要考虑电流的向量和相位角度。

假设每相绕组的电流为 $I_{\text{相}}$,并且这些电流在相位上相差 $120^\circ$。我们可以通过向量分析来计算线电流。

假设 $I_{AB}$ 表示流过绕组 AB 的电流,$I_{BC}$ 表示流过绕组 BC 的电流,$I_{CA}$ 表示流过绕组 CA 的电流。

#### 向量分析

在三角形接法中,线电流 $I_A$ 是绕组 AB 和 CA 电流的向量和:

$ I_A = I_{AB} - I_{CA} $

假设 $I_{AB}$ 的相位为 $0^\circ$,则:

- $I_{AB} = I_{\text{相}} \angle 0^\circ$
- $I_{BC} = I_{\text{相}} \angle -120^\circ$
- $I_{CA} = I_{\text{相}} \angle 120^\circ$

将它们表示为复数:

$ I_{AB} = I_{\text{相}} (1 + j0) $
$ I_{BC} = I_{\text{相}} \left( -\frac{1}{2} - j \frac{\sqrt{3}}{2} \right) $
$ I_{CA} = I_{\text{相}} \left( -\frac{1}{2} + j \frac{\sqrt{3}}{2} \right) $

计算线电流 $I_A$:

$ I_A = I_{AB} - I_{CA} $
$ I_A = I_{\text{相}} (1 + j0) - I_{\text{相}} \left( -\frac{1}{2} + j \frac{\sqrt{3}}{2} \right) $
$ I_A = I_{\text{相}} \left( 1 + \frac{1}{2} \right) - I_{\text{相}} \left( j \frac{\sqrt{3}}{2} \right) $
$ I_A = I_{\text{相}} \left( \frac{3}{2} \right) - I_{\text{相}} \left( j \frac{\sqrt{3}}{2} \right) $

计算幅值:

$ |I_A| = I_{\text{相}} \sqrt{\left( \frac{3}{2} \right)^2 + \left( \frac{\sqrt{3}}{2} \right)^2} $
$ |I_A| = I_{\text{相}} \sqrt{\frac{9}{4} + \frac{3}{4}} $
$ |I_A| = I_{\text{相}} \sqrt{3} $

因此,线电流 $I_A$ 的幅值是相电流 $I_{\text{相}}$ 的 $\sqrt{3}$ 倍。

 




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