交流電機的Y-Δ轉換怎么算?參數如何轉換?

2023-07-10 15:18:10 來源:轉子磁場定向

經常和同行交流,被問到一個問題:我這個電機是三角形接法的,參數如何轉換?這個電機是星形還是三角形?又該如何處理參數。

首先要明確一個原則,電機控制里對于電機的數學模型,都是統一的等效思想。電機視作黑盒子,數學上構建其等效的模型。

整個行業的默認準則,無論該電機內部是三角形接法還是星形接法,在控制上都是按照Y等效電路構建數學模型!


(資料圖片)

dq坐標系電壓方程,其電壓,電流電阻,電感,磁鏈都是對應星形接法下的相電路!

左邊是Y接法 右邊是Δ接法

所以,電壓和電流都是相電流,星形接法下,相電流等于線電流,相電壓和線電壓是sqrt(3)關系。

電阻,電感,都是線-線之間測量電阻或者電感,再除以2;

磁鏈的計算,是線-線反電勢,除以sqrt(3),轉換到相電壓再計算。

以上,也是參數辨識的原則,全部在左圖星形接法下每相等效電路下展開。

在這里插入一個題外話,另外還有一個原則,就是電流的正方向。所有的數學方程,電流都是有方向的。

電機控制,統一的原則都是電動機原則,即電流從控制器流入電機,是正方向。電流從電機流入控制器,是負方向。

如下圖, Ia是正方向,Ib 和 Ic是負方向。

另外還有一點,很多初學者很疑惑,為什么當輸出線電壓是零的時候,SVPWM的三相占空比都是50%?甚至認為就是零。

SVPWM在上下橋互補輸出的時候,如果輸出線電壓是零,三相都是50%占空比輸出。隨著線電壓幅值逐漸增大,那么占空比就逐漸偏離50%。

定性的理解,SVPWM輸出是矢量,是有方向的。50%代表輸出的零點,從兩個方向占空比逐漸偏離50%,代表了輸出矢量的方向和幅值在變化!

下面回到正題,假設星形接法下,某電機的定子電阻Rs-Y,等效的電機模型下,三角形接法的定子電阻多大呢?

按照等效思路,星形接法下 Rs-Y=2ohm,三角形接法下,假設定子電阻為 Rs-Δ。因為兩種接法下,AB直接阻抗是等效的。三角形接法下,

所以計算得到 Rs-Δ=6ohm。通過計算得到結論:三角形接法下的相電阻,是等效的星形接法下的三倍!

實際工程中,往往遇到一個問題,電機廠提供的參數和實測對不上!因為電機廠并不一定是在星形接法下測試的。或者說,電機廠沒有統一標準,給出星形接法下電阻電感,可能電機是三角形接法就給出了三角形接法的參數。

或者說,有的電機是可以Y-Δ轉換的,電機廠也不明確是哪種接法下的參數,這往往給控制工作帶來了難度,需要確認這些準則!

工業領域,很多電機是可以實現星-三角轉換的,即一臺電機只需要改變內部的銅條接法,即可實現星-三角轉換。

以如上西門子三相異步電機的銘牌為例,Δ接法是220VAC,額定電流8.91A。Y接法是380VAC,額定電流5.16A。

功率前后不變,都是2.2kW,轉速不變。同時該電機還支持440VAC的Y接法,依然維持5.1A額定電流,功率拓展到了2.55kW。

同一臺電機作星三角轉換,前后功率不變,是等效的。業內有一句話:星形接法電壓高,這樣就能分辨哪種是Y接法,哪種是Δ接法了。

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