谈谈电机的星接和角接

谈谈电机的星接和角接

一、先说交流电的特性
平常所说的工频动力电源，系指按正弦规律变化、三相电压之间有一定矢量关系的交流电源，简称三相交流电。使交流电接正弦规律变化，这好处大了去了：便于电压变换和传输、干扰小、电流和电压有良好的连续性、利于产生均衡的旋转磁场，等等。
任何事物，仅有一个参量表征其属性是不够的，光说咸工，你们不明白这个人怎么样，如果再加上姓名、性别、年龄、民族、体重、经历、爱好等等，对我才算有了较为全面的认识，对不对？像是记叙文的三要素为地点、时间和人物，人的三要素是食、色、德（我总结的），缺一不可，告子曰：“食、色，性也”，若无德从中制衡，仅仅耽于食色，则人无别于动物，哪里有高级可谈？想说明白一个电路，最起码须涉及到电压、电流、电阻三方面的因素，仅仅给出电压或电流参数，则无法形成一个电路的概貌。
正弦交流电的三要素，即1）最大值。为有效值的1.4倍，380V的最大值约为500V；2）角频率。交流电的变化速度，工频为50Hz；3）初相角。用于定义正弦交流电的计时起始点。3相交流电因初相角的不同，产生相位差。相位差即两个正弦交流电在任何瞬间的相位之差。
1、三相交流电的相互关系：
1）各有相对固定的空间电角度（不是同时最大和最小），保持一个固定的电压相位差。互隔120°电角度，当A相电压达到很高的幅度时，B相电压才零值开始上升。
2）对平衡三相负载（如电机）而言，不存在独立的电流回路，如A相电流回路，A相须与另两相——C、B相构成电流回路，每相电流等于另两相电流的矢量和。
2、线电压、相电压、线电流、相电流的定义
先让我们对线电压、相电压、线电流、相电流进行定义，以利下文的展开（参见图1）
3~380V的三个电源端子为A、B、C，电源线A、B、C任意两线之间的电压称为线电压，如UAB=380V，流过A线或B线的电流，如IA称为线电流。通俗点说，两根电源线之间的电压称为线电压，流过电源线的电流称为线电流。
电机内部有3个绕组，可以拆解为6个接线端子，U1/U2为A相绕组，V1/V2为B相绕组，W1/W2为C相绕组。施加于绕组两端的电压为相电压，如A相绕组的相电压，即施加于U1、U2两个端子上的电压；流过每相绕组的电流为相电流。
图1 电机绕组星、角接示意图
二、降压起动过程中的星接和角接
为限制电动机的起动电流，最简易的起动方式为星/角降压起动，电机绕组先是接成星形降压起动，然后恢复角形连接，进入正常运行。这种起动方式仅仅适用于电机空载、转载起动，并且正常运行状态绕组为角接（原始接法）的电动机。
1、角形接法时电机绕组相电压、相电流与线电压、线电流的关系
以A相绕组为例，U1/U2端子接入电源A、B端，即相电压=线电压=380V；
但流过电源线A的线电流，进入绕组，是分了“叉”的，一路流经U/U2绕组，一路流经W1/W2绕组，粗看起来，IU和IW对IA进行了分流。由以上正弦交流电的特性可知，不能以IW+IU=IA的简单算式进行计算，干脆让我们忽略所有理论推导和计算步骤，一步得出结果：此时线电流约为相电流的1.7倍，如30kW电机，线电流为60A时，角接时的相电流约为35A。
2、星形接法时电机绕组相电压、相电流与线电压、线电流的关系
以A、B相绕组为例，从U1端和V1接入380V线电压，粗看起来，是A、B两相绕组串接起来接入380V电源电压，A、B绕组对380V形成了“串联分压”。但从三相正弦交流电的特性可知，星接时的绕组相电压，非一个简单的“串联分压”能“了”得，这里还是直接给出结果：此时线电压约为相电压的1.7倍，即相电压=220V。
再看相电流，I线与I相流经同一支路，大小相等。即线电流=相电流。
到这里，可以知道星形降压起动的原理了，电机的绕组供电电压（相电压）由原380V降为220V，起动电流降低为全压起动的三分之一，起动力矩也降低为三分之一，只能用于空载或轻载起动。
三、改变电机的星、角接，而输出功率不变
上面谈到了，星/角降压起动，仅适用于原角接电机。若380V供电条件下，绕组是星接状态的，即绕组的额定相电压是220V，人为改为角接时，会使其绕组供电超过额定值，相当于升压运行，即使不考虑其绝缘耐压，运行电流/功率大幅度异常上升，电机必然烧毁无疑。
改变星、角接法，如果能保障绕组所承受的相电压不变，电源线电流不变，电机的输出功率不变，则可以使电机不同级别的供电电源下，正常工作。
1、角改星保持输出功率不变的方法
原状态：角接，380V；
改接后：星接，电源3~660V。
电机绕组的相电压仍为380V，线电流仍为原值。电机的输出功率不变。电机只要能承受1000V摇表“打压”试验，即可正常运行于3~660V电源电压下。
2、星改角保持输出功率不变的方法
原状态：星接，380V；
改接后：角接，电源3~220V（如变频电源）
电机绕组的相电压仍为220V，线电流仍为原值。电机的输出功率不变。可以长期安全运行。
以上这种改法，是当电机的供电电压级别变化（升高或降低）时，为使原电机仍能正常运行所做的绕组改接。应在保障其电机的输出功率不变，电机绕组所承受的相电压不变的前提下进行改接。

四、改变星、角接适应变频器供电
星改角以适用低级别电源。
用户问：手头一台1.1kW的3~380电动机，绕组为星形接法，但现场无三相动力电源，能不能接到单相220V电源上用啊。
我说：应该可以。有酒喝就行。
将星接改为角接，用220V单相电源供电的变频器（输出为3~220V）拖动，电机的输出功率不变，可以正常运行。
用户按我的建议改装以后，运行情况满意，来电话说：咸工啊，啥也甭说了，中午请你到“好再来酒家”撮一顿吧。
                                                        旷野之雪 2012年11月11日