电动机星-三角变换启动前后绕组电流相序分析

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(西安电力高等专科学校，西安 710032)

0 引 言

鼠笼式异步电动机启动电流是电机额定电流的5～7倍。大中型鼠笼式电动机采用降压启动的方式可以减小启动电流，从而减小电动机启动对电网的冲击。星-三角变换降压启动投资少，控制简单，常用于运行时定子绕组为三角形接线的电动机。这种方式在启动时电动机定子绕组星形连接，待电动机启动后再切换成三角形连接进入正常运行状态[1]。由于三角形连接，有两种连接顺序，实践中常有“切换成三角形连接后，会不会造成电动机定子电流逆序，导致电磁转矩方向与启动转向相反，造成更大的冲击电流”的疑问。

文中通过对电动机定子绕组两种三角形连接的定子电流相序的分析，指出两种接法定子电流相序均与切换前星形连接时一致，不会发生逆序和反向的现象。

1 电动机定子绕组的两种三角形接法

1.1 定子绕组的星形连接

如图1所示电动机定子三相绕组，A相绕组为AX，B相绕组为BY，C相绕组为CZ。其中首端为A、B、C，尾端为X、Y、Z。电动机启动时三相绕组星形连接，绕组尾端X、Y、Z连接在一起，首端A、B、C引出接三相电源。

图1 电动机定子绕组的星形连接

1.2 定子绕组的两种三角形连接

电动机启动后，电动机绕组由星形连接切换为三角形连接，有两种接法。第一种接法如图2所示，A相绕组首端A与C相绕组尾端Z相连，B相绕组首端B与A相绕组尾端X相连，C相绕组首端C与B相绕组尾端Y相连。

图2 电动机定子绕组的第一种三角形连接

第二种接法如图3所示，A相绕组首端A与B相绕组尾端Y相连，B相绕组首端B与C相绕组尾端Z相连，C相绕组首端C与A相绕组尾端X相连。

图3 电动机定子绕组的第二种三角形连接

2 变换前后电动机定子绕组电流相序分析

2.1 星形连接时定子绕组电流相序

一般认为三相电源对称，电动机定子三相绕组对称，电动机启动时定子三相绕组星形连接构成对称三相电路，三相绕组上承受的分别是电源相电压。如图1所示，设电源A相电压初相位为0°，A、B、C相绕组上的电压分别为：

(1)

式中,U为电源相电压有效值。在三相绕组中产生的电流为[2]：

(2)

式中，|Z|为定子每相绕组阻抗的模，φ为定子绕组阻抗角。

可见，定子绕组电流ia超前ib120°，ib超前ic120°，ic超前ia120°。三相电流的相序为A-B-C-A，旋转磁场和转子转向也为A-B-C-A[3]。

2.2 第一种三角形连接时定子绕组电流相序

如图2所示，A相绕组上的电压为uab，电流为iAB：

(3)

(4)

式中，U为电源相电压有效值，|Z|为定子每相绕组阻抗的模，φ为定子绕组阻抗角。根据对称性，B、C相绕组电流分别为：

(5)

(6)

可见，定子绕组电流iAB超前iBC120°，iBC超前iCA120°，iCA超前iAB120°。三相电流的相序为A-B-C-A，旋转磁场和转子转向也为A-B-C-A。

2.3 第二种三角形连接时定子绕组电流相序

如图3所示，A相绕组上的电压为uac，电流为iAC：

(7)

(8)

式中，U为电源相电压有效值，|Z|为定子每相绕组阻抗的模，φ为定子绕组阻抗角。根据对称性，B、C相绕组电流分别为：

(9)

(10)

可见，定子绕组电流iAC超前iBA120°，iBA超前iCB120°，iCB超前iAC120°。三相电流的相序为A-B-C-A，旋转磁场和转子转向也为A-B-C-A。

3 结束语

电动机星-三角变换降压启动，电机启动后定子绕组变换为三角形连接，有两种接法。文中分析了在两种三角形接法下电动机定子绕组电流的相位和相序，并与变换前星形连接时绕组电流相序比较，指出在这两种三角形接法下定子绕组电流相序均与星形连接一致，不会引起逆序和电机转向反向。