电机三角形连接和星形连接的区别 点击：28896 | 回复：63
发表于：2011-06-18 17:38:37
楼主
三角形连接和星形连接从电机外部看是没有任何区别的，你可以把电机看成一个黑盒子，外面看就是三根进线，通以互差120度的电流。
要说到电机三角形连接和星形连接的区别，只是在电机本体设计的时候会关注，我们知道，教科书上写星形连接的线电压是相电压的1.732倍，三角形的线电压等于相电压，在电机设计阶段，都会折算成等效三个等效单相，因为三相电机的等效电路是等效成单相的。对于一个输入线电压为380V的电机而言，如果设计成星形，那么就按220V计算单相电路，如果设计成角形，那么就按380V计算单相电路，但相电流减小。这个时候体现在电机上就是三角形的线用得长些细些，星形的线短些粗些，但理论上用的材料是一样多。一旦电机做好后，从外部看，理论上三角形连接和星形连接是没区别的，你也没有办法单纯从外部三根线去区分二者的区别。
变频器对电机的参数辨识，都是将其等效成星形单相电路对应的参数来实现的。
这里可能有同学想问，为什么电机要分成三角形和星形连接这么麻烦。原则上讲，星形电机内部不会产生环流，理论上比三角形好，因为实际上三相绕组不可能绝对平衡，三相电压总有微小差异，这样在三角形内部会形成环流造成发热和效率降低（当然这个影响实际上很小）。做成三角形连接是有历史原因的，那就是没有变频器的时候，电机启动时可以利用接触开关改变连接，将其接成星形，这样每个绕组的电压由380将为220，大大减小了启动冲击电流，待启动后切换成三角形。这就是所谓的星-三角启动。星-三角启动可以成比例降低启动电流，但是会成平方降低启动转矩，所以只能用在轻载或空载启动。大家看到的风机水泵用星-三角启动没问题，但是起重机上肯定没有用星-三角启动的，起重机都是用绕线转子串电阻启动，为什么搞这么麻烦，都是有原因的。
现在有了变频器，可以降频降压启动而且不损失转矩，启动电流也不大，就不存在启动问题了。这个时候专门设计的变频电机就没有必要做成三角形了，但是很多工厂没有设计能力，还是沿用原来Y系列电机的方案，也有做成三角形连接的变频电机，只能说没有深入理解其中的本质。我设计了很多永磁同步电机，还有几台空调变频异步电机，无一例外，全部采用星形。实践也证明，大概效率能提高0.2~0.5个百分点，对节能意义不大，不过有利于温升。
要说到电机三角形连接和星形连接的区别，只是在电机本体设计的时候会关注，我们知道，教科书上写星形连接的线电压是相电压的1.732倍，三角形的线电压等于相电压，在电机设计阶段，都会折算成等效三个等效单相，因为三相电机的等效电路是等效成单相的。对于一个输入线电压为380V的电机而言，如果设计成星形，那么就按220V计算单相电路，如果设计成角形，那么就按380V计算单相电路，但相电流减小。这个时候体现在电机上就是三角形的线用得长些细些，星形的线短些粗些，但理论上用的材料是一样多。一旦电机做好后，从外部看，理论上三角形连接和星形连接是没区别的，你也没有办法单纯从外部三根线去区分二者的区别。
变频器对电机的参数辨识，都是将其等效成星形单相电路对应的参数来实现的。
这里可能有同学想问，为什么电机要分成三角形和星形连接这么麻烦。原则上讲，星形电机内部不会产生环流，理论上比三角形好，因为实际上三相绕组不可能绝对平衡，三相电压总有微小差异，这样在三角形内部会形成环流造成发热和效率降低（当然这个影响实际上很小）。做成三角形连接是有历史原因的，那就是没有变频器的时候，电机启动时可以利用接触开关改变连接，将其接成星形，这样每个绕组的电压由380将为220，大大减小了启动冲击电流，待启动后切换成三角形。这就是所谓的星-三角启动。星-三角启动可以成比例降低启动电流，但是会成平方降低启动转矩，所以只能用在轻载或空载启动。大家看到的风机水泵用星-三角启动没问题，但是起重机上肯定没有用星-三角启动的，起重机都是用绕线转子串电阻启动，为什么搞这么麻烦，都是有原因的。
现在有了变频器，可以降频降压启动而且不损失转矩，启动电流也不大，就不存在启动问题了。这个时候专门设计的变频电机就没有必要做成三角形了，但是很多工厂没有设计能力，还是沿用原来Y系列电机的方案，也有做成三角形连接的变频电机，只能说没有深入理解其中的本质。我设计了很多永磁同步电机，还有几台空调变频异步电机，无一例外，全部采用星形。实践也证明，大概效率能提高0.2~0.5个百分点，对节能意义不大，不过有利于温升。
发表于：2011-06-18 18:35:52
4楼
引用刘志斌 的回复内容：
1）当频率是30HZ时，电压的相位应该是多少？搂主能回答这个问题吗？
2）当负载不变时，负载等效电阻不变，电机负载特性不变，功率因数角不变，你矢量控制什么？
3）当负载变化时，负载等效电阻变化，电机负载特性变化，功率因数角变化，你矢量控制什么？
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这个相位在具体操作中体现为一个角度，简单的讲就是电机定子电压相对于转子的位置角。矢量控制会通过实测回来的电流结合电机参数，实时计算出转子位置，这个过程就是所谓的“磁场定向”，然后实时决定三相定子绕组上电压的相位，这样理论上可以做到同样的电流下产生的转矩最优，从而减小电机负载变化时的瞬态过程。
至于30Hz相位是多少，就请不要钻牛角尖了，这是由电机转子位置实时确定的，这个相位也根据转子位置在不停的变化，只能说稳态时相对转子位置不变，这个相位和电机电阻电感参数还有负载都有关系，你说这个相位是多少，还不是要根据书上那一堆公式去计算？
负载等效电阻（1-s）r2/s（s是转差率），这个不单是跟负载有关，还和转差有关，也就是说跟电机的同步速、负载等因素有关了，负载等效电阻实际上是可变的，电机电感和电阻的比例关系并不是固定的，那么通过改变同步速和相应的电压、相位，对有功电流、无功电流的分别控制是可行的，而矢量控制就是提供了这么一种途径。这里我要澄清一下，“对有功电流、无功电流的分别控制”，并不是说你能把有功电流、无功电流控制到任意值，想怎么控制就怎么控制，对异步电机而言，无功电流永远是感性，这是原理决定的，你不可能把它控制成容性无功，而且有功电流、无功电流的组合产生的转矩必须和负载平衡，这个是约束条件。矢量控制的目标，实际上是“通过对有功电流、无功电流的分别控制实现优化组合”，达到瞬时转矩最优，动态过程最短的目的。
1）当频率是30HZ时，电压的相位应该是多少？搂主能回答这个问题吗？
2）当负载不变时，负载等效电阻不变，电机负载特性不变，功率因数角不变，你矢量控制什么？
3）当负载变化时，负载等效电阻变化，电机负载特性变化，功率因数角变化，你矢量控制什么？
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这个相位在具体操作中体现为一个角度，简单的讲就是电机定子电压相对于转子的位置角。矢量控制会通过实测回来的电流结合电机参数，实时计算出转子位置，这个过程就是所谓的“磁场定向”，然后实时决定三相定子绕组上电压的相位，这样理论上可以做到同样的电流下产生的转矩最优，从而减小电机负载变化时的瞬态过程。
至于30Hz相位是多少，就请不要钻牛角尖了，这是由电机转子位置实时确定的，这个相位也根据转子位置在不停的变化，只能说稳态时相对转子位置不变，这个相位和电机电阻电感参数还有负载都有关系，你说这个相位是多少，还不是要根据书上那一堆公式去计算？
负载等效电阻（1-s）r2/s（s是转差率），这个不单是跟负载有关，还和转差有关，也就是说跟电机的同步速、负载等因素有关了，负载等效电阻实际上是可变的，电机电感和电阻的比例关系并不是固定的，那么通过改变同步速和相应的电压、相位，对有功电流、无功电流的分别控制是可行的，而矢量控制就是提供了这么一种途径。这里我要澄清一下，“对有功电流、无功电流的分别控制”，并不是说你能把有功电流、无功电流控制到任意值，想怎么控制就怎么控制，对异步电机而言，无功电流永远是感性，这是原理决定的，你不可能把它控制成容性无功，而且有功电流、无功电流的组合产生的转矩必须和负载平衡，这个是约束条件。矢量控制的目标，实际上是“通过对有功电流、无功电流的分别控制实现优化组合”，达到瞬时转矩最优，动态过程最短的目的。
发表于：2011-06-18 18:51:17
5楼
从三相输入上看， 的确是无法区分Y-△， 问题是对于△连接的电机， 其相电阻、相漏感、互感跟Y连接一样吗？
如何将这些参数等效到Y连接的电机参数？
纯粹的电路分析的“Y-△等效变换”应该在电机的变换中是不行的， 例如电机互感，在Y-△下， 绕组都是空间相差120度的， 这个值会随着 Y-△等效变换“变化吗？转子等效电阻和等效漏感会变化吗？
从变频控制上说， 如果不管电机参数是否变化或者采用不准确的参数， 将电机采用从输入端看是Y连接的矢量控制方式， 只能保证磁通恒定， 无法保证磁场定向， 这只能是VF控制， 不是矢量控制。
一句话：转起来很容易， 不需要考虑Y-△连接的问题！
但是对于△连接的电机， 如何等效为Y连接？或者采用怎样的控制才是最好的？
发表于：2011-06-18 21:55:27
8楼
引用luedong 的回复内容：
楼主能不能从电机设计的磁场有限元分析或者相关方面来分析一下，Y-△连接时， 电机参数如何等效变换？
从变频控制看，是不需要关注电机是三角形还是星形连接的，矢量控制也不需要，本来三相异步电机的等效电路图就是根据Y连接的一相为基础得到的，里面的电阻、电感都是一相等效值，我们在做参数测量时也是从外部通电，做短路实验、空载实验来确定参数，这个参数是从外部看的等效值。△连接的参数测量方法是一样的，参数辨识测出来的值是等效Y连接的一相值。这样控制时按照Y连接方式就可以了。如果不考虑△连接时不平衡的环流，Y、△接法是没有任何差别的，二者完全等效。
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