交流电机的Y-Δ转换怎么算?参数如何转换?

工业控制

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经常和同行交流,被问到一个问题:我这个电机是三角形接法的,参数如何转换?这个电机是星形还是三角形?又该如何处理参数。

首先要明确一个原则,电机控制里对于电机的数学模型,都是统一的等效思想。电机视作黑盒子,数学上构建其等效的模型。

整个行业的默认准则,无论该电机内部是三角形接法还是星形接法,在控制上都是按照Y等效电路构建数学模型!

dq坐标系电压方程,其电压,电流,电阻,电感,磁链都是对应星形接法下的相电路!

电阻器

左边是Y接法 右边是Δ接法

所以,电压和电流都是相电流,星形接法下,相电流等于线电流,相电压和线电压是sqrt(3)关系。

电阻,电感,都是线-线之间测量电阻或者电感,再除以2;

磁链的计算,是线-线反电势,除以sqrt(3),转换到相电压再计算。

以上,也是参数辨识的原则,全部在左图星形接法下每相等效电路下展开。

在这里插入一个题外话,另外还有一个原则,就是电流的正方向。所有的数学方程,电流都是有方向的。

电机控制,统一的原则都是电动机原则,即电流从控制器流入电机,是正方向。电流从电机流入控制器,是负方向。

如下图, Ia是正方向,Ib 和 Ic 是负方向。

电阻器

另外还有一点,很多初学者很疑惑,为什么当输出线电压是零的时候,SVPWM的三相占空比都是50%?甚至认为就是零。

SVPWM在上下桥互补输出的时候,如果输出线电压是零,三相都是50%占空比输出。随着线电压幅值逐渐增大,那么占空比就逐渐偏离50%。

定性的理解,SVPWM输出是矢量,是有方向的。50%代表输出的零点,从两个方向占空比逐渐偏离50%,代表了输出矢量的方向和幅值在变化!

下面回到正题,假设星形接法下,某电机的定子电阻Rs-Y,等效的电机模型下,三角形接法的定子电阻多大呢?

按照等效思路,星形接法下 Rs-Y=2ohm,三角形接法下,假设定子电阻为 Rs-Δ。因为两种接法下,AB直接阻抗是等效的。三角形接法下,

电阻器

所以计算得到 Rs-Δ=6ohm。通过计算得到结论:三角形接法下的相电阻,是等效的星形接法下的三倍!

实际工程中,往往遇到一个问题,电机厂提供的参数和实测对不上!因为电机厂并不一定是在星形接法下测试的。或者说,电机厂没有统一标准,给出星形接法下电阻电感,可能电机是三角形接法就给出了三角形接法的参数。

或者说,有的电机是可以Y-Δ转换的,电机厂也不明确是哪种接法下的参数,这往往给控制工作带来了难度,需要确认这些准则!

在工业领域,很多电机是可以实现星-三角转换的,即一台电机只需要改变内部的铜条接法,即可实现星-三角转换。

电阻器

以如上西门子三相异步电机的铭牌为例,Δ接法是220VAC,额定电流8.91A。Y接法是380VAC,额定电流5.16A。

功率前后不变,都是2.2kW,转速不变。同时该电机还支持440VAC的Y接法,依然维持5.1A额定电流,功率拓展到了2.55kW。

同一台电机作星三角转换,前后功率不变,是等效的。业内有一句话:星形接法电压高,这样就能分辨哪种是Y接法,哪种是Δ接法了。

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