星形和三角形電機繞組的連接方案有什麼區別？

三相電流系統是由俄羅斯科學家 M.O.Dolivo-Dobrovolsky 在十九世紀後期開發的。三相電壓相對於彼此偏移 120 度，除其他優點外，還可以輕鬆創建旋轉磁場。該磁場會帶動最常見和最簡單的三相異步電動機的轉子。

這種電動機的三個定子繞組在大多數情況下通過星形或三角形電路連接。國外文獻中使用的術語“star”和“delta”，縮寫為S和D。一個更常見的助記符號是 D 和 Y，這有時會導致混淆——字母 D 可以標記為“星形”和“三角形”。

內容

1 相電壓和線電壓
2 以星形配置連接電機繞組
3 通過三角形連接連接電機繞組
4 接線圖比較
5 切換星三角電路的方式

相電壓和線電壓

要了解繞組連接之間的區別，我們首先需要了解相電壓和線電壓的概念.相電壓是一相開始和結束之間的電壓。線性 - 在不同相位的相同端子之間。

對於三相網絡，線電壓是相之間的電壓，例如 A 和 B，相電壓是每相和中性導體之間的電壓。

相電壓與線電壓之差。

因此電壓 Ua、Ub、Uc 將是相電壓，而 Uab、Ubc、Uca 將是線電壓。這些電壓相差兩倍。因此，對於 0.4 kV 家庭和工業網絡，線電壓為 380 伏，相電壓為 220 伏。

以星形連接方式連接電機繞組

星形繞組接線圖。

在星形連接中，三個繞組與其星形點連接在一個公共點。每個自由端都連接到它們自己的相位。在某些情況下，公共點連接到電力系統的中性母線。

從圖中您可以看到，對於這種連接，每個繞組都施加了一個網絡相電壓（對於 0.4 kV 網絡 - 220 伏）。

根據三角形電路連接電動機繞組

三角形連接繞組的接線圖。

在三角形電路中，繞組的末端串聯。得到了一個奇特的圓圈，但由於經常使用的佈局，“delta”這個名字在文獻中被接受。此變體中的中性線無處可連接。

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顯然，施加到每個繞組的電壓將是線性的（每個繞組 380 伏）。

接線圖相互比較

為了將兩個電路相互比較，我們必須計算電動機通過一個或另一個連接產生的電功率。為此，請考慮線電流 (Ilin) 和相電流 (Iphase) 的概念。相電流是流過相繞組的電流。線性電流流過連接到繞組輸出的導體。

在高達 1000 伏的網絡中，電力來源是變壓器採用星形接法（否則不能佈置中性導體）的變壓器或繞組以相同方式連接的發電機的次級繞組。

在星形連接中，導體中的電流和電機繞組中的電流相等。

從圖中可以看出，採用星形連接時，導體中的電流和電機繞組中的電流相等。相中的電流由相電壓決定：

$I_faz=\frac{U_faz}{Z}$

式中 Z 為一相繞組電阻，可取相等。可以這樣寫

$\I_faz=I_lin\]$

在三角形連接中，導體中的電流和電機繞組中的電流是不同的。

對於三角形連接電流是不同的 - 它們由施加到電阻 Z 的線電壓決定：

$I_faz=\frac{U_lin}{Z}$

因此，對於這種情況 $I_faz=\sqrt{3}*I_lin$ .

現在我們可以比較總功率（ $S=3*I_faz*U_faz$ ) 由具有不同電路的電機消耗。

對於星形連接，總功率為 $S_1=3*U_faz*I_faz=3*(U_lin/\sqrt{3})*I_lin=\sqrt{3}* U_lin* I_lin$ ;
對於三角形連接，總功率為 $S_2=3*U_faz*I_faz=3*U_lin*I_lin*\sqrt{3}$ .

因此，當進行星形連接時，電機產生的功率是三角形連接時的三倍。這也有其他積極影響：

浪湧電流降低；
電機運行和啟動更平穩；
電動機能很好地處理短時過載；
異步電機的熱模式變得更加節省。

硬幣的另一面 - 帶有“星形”繞組的電機無法發揮最大功率。在某些情況下，扭矩甚至可能不足以旋轉轉子。

切換星三角電路的方式

大多數電機的設計方式使得它們可以從一個連接圖切換到另一個連接圖。為此，繞組的起點和終點在端子上引出，以便通過簡單地改變焊盤的位置，可以從星形變為三角形，反之亦然。

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電機繞組星形和三角形接線圖。

電動機的所有者可以選擇他需要的東西 - 具有低啟動電流和平穩運行的軟啟動或電動機開發的最高功率。如果兩者都需要，可以使用強大的接觸器自動切換。

從星形自動切換到三角形的近似圖。

按下 SB2 啟動按鈕時，電機以星形配置啟動。接觸器 KM3 通電，其觸點將一側的電機繞組引線短路。相反的引線連接到電源，每條引線都通過 KM1 的觸點連接到自己的相位。當該接觸器通電時，三相電壓被施加到繞組並驅動電動機轉子。在繼電器 KT1 上設置一定時間後，線圈 KM3 接通，斷電，接觸器 KM2 接通，將繞組切換成三角形。

轉換發生在發動機轉數之後。這個時刻可以由速度傳感器監控，但實際上它更簡單。轉換受控時間繼電器 - 5-7秒後認為啟動過程完成，發動機可以切換到最大功率。這個時刻沒有必要拖延，因為長時間工作超過“星”的允許負載可能會導致電驅動故障。

實施此模式時必須牢記以下幾點：

繞組接“星形”的電機的啟動轉矩遠低於“三角形”接法的電動機的這一特性值，因此，以這種方式啟動重啟動條件的電動機並不總是可行的。它根本不會輪換。此類情況包括帶背壓運行的電驅動泵等。此類問題通過相位轉子電機通過在啟動時平滑增加勵磁電流來解決。成功的星形啟動用於在關閉門上運行的離心泵，以防電機軸上的風扇負載等。
電動機繞組必須能夠承受電源的線電壓。重要的是不要混淆 D/Y 220/380 伏電機（通常為 4 kW 的低功率感應電機）和 D/Y 380/660 伏電機（通常為 4 kW 及以上）。660 伏電網幾乎從未使用過，但只有具有此額定電壓的電動機才能用於星三角開關。 220/380 驅動器只能用於星形連接的三相繫統。它們不得用於開關電路中。
在關閉星形接觸器和打開三角形接觸器之間必須有一個暫停，以避免重疊。但不得增加超過其極限，以防止電機停止。如果您自己製作電路，則可能需要通過實驗將其拾取。

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也使用反向切換。如果一個強大的電機在小負載下暫時工作，這是有道理的。在這種情況下，它的功率因數很低，因為有功功率消耗是由電動機的負載水平決定的。無功功率主要由繞組的電感決定，與軸上的負載無關。為了提高有功和無功功耗的比例，可以將繞組切換為星形電路。這也可以手動或自動完成。

開關方案可以組裝在離散元件上 - 時間繼電器、接觸器（啟動器）等。現成的解決方案也可將自動開關電路組合在一個外殼中。只需將電動機連接到輸出端子和三相電網的電源。此類設備可能有不同的名稱，例如“啟動時間繼電器”等。

根據不同方案連接電機繞組有其優點和缺點。勝任操作的基礎是了解所有的利弊。然後電機將持續很長時間，帶來最大的效果。