一、什么是交流电

正弦交流电是随时间按照正弦函数规律变化的电压和电流。由于交流电的大小和方向都是随时间不断变化的,每一瞬间电压(电动势)和电流的数值都不相同。

正弦交流电压公式:

U=Umsin(ωt)

星三角降压启动三种连接法(星三角降压启动的理论基础)(1)

二、什么是三相电

三相交流电是由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120°角的交流电路组成的电力系统。为保证发电机的稳定运行,发电机至少需要三个绕组,理论上发电的相数可以更高,但三相最经济,因此世界各国普遍使用三相发电、供电。目前,我国生产、配送的都是三相交流电。

星三角降压启动三种连接法(星三角降压启动的理论基础)(2)

星三角降压启动三种连接法(星三角降压启动的理论基础)(3)

三相电的理想公式:

Ua=Umsin(ωt)

Ub=Umsin(ωt 120°)

Uc=Umsin(ωt- 120°)

三、什么是单相电

单相电就是一根火线,一根零线。火线可以是三相电中的任意一根线,零线位三相电中性点引出的一条线再接地。

中性点:

U=Ua Ub UC= Umsin(ωt)-Ub=Umsin(ωt 120°)-

Umsin(ωt- 120°)=0

但是由于我们的单相电只使用了三相电中的一根火线,此时相对其他另外两根火线而言就存在用电设备增多,电流增大,压降变大,就造成了三相之间的不平衡。此时我们的中性点的也并不是零,所以我们把中性点接入到大地。大地的电势为零,但是地线也是有电阻的,有电阻就会产生电流从而有压降,由此得出我们的地线也不是绝对的零,所以我们把中性线和地线连接在一起,双重作用,尽可能的保证我们的零线接近零。

四、相电压和线电压

线电压:线电压是指多相供电系统两线之间,以三相为例,中A、B、C三相引出线相互之间的电压,又称线电压。

相电压:相电压是指三相电源或三相负载每一相两端的电压。

五、星形接法

电机的星形接法是将各相绕组的尾端都接在一点上,而它们的首端作为引出线,分别接三根火线。

星三角降压启动三种连接法(星三角降压启动的理论基础)(4)

电机的三根线分别接入三相电源,现假定A绕组接入的是Ua,中性点在三相中和后电压为零。那么一相绕组中的电压我们称为线电压:

Uao=Ua-Uo=Umsin(ωt)-0= Umsin(ωt)

由于Uao为瞬时线电压,并不是我们常用万用表的测量值,所以在这里跟大家引入一个引得概念——有效值。经过科学家计算正弦交流电的有效值为峰值电压的

星三角降压启动三种连接法(星三角降压启动的理论基础)(5)

倍,所以此时线圈绕组中的有限电压为

星三角降压启动三种连接法(星三角降压启动的理论基础)(6)

五、三角形接法

电机的三角形接法是将各相绕组依次首尾相连,并将每个相连的点引出,作为三相电的三个相线。三角形接法时电机相电压等于线电压。

星三角降压启动三种连接法(星三角降压启动的理论基础)(7)

三相电机的三角形接法就是把三相绕组的首尾一次相连,然后在相连的三个连接点接入三相电的三根火线。那么三根火线首尾相连了以后电压怎么算呢?我们接着往下看:

星三角降压启动三种连接法(星三角降压启动的理论基础)(8)

这是三相电三根线的电压向量示意图,Ua、Ub、Uc三个向量互成120°,我们就根据三者之间的向量关系去计算电机绕组中的电压。那么怎么去算呢?这就需要分解向量,看下图:

星三角降压启动三种连接法(星三角降压启动的理论基础)(9)

在这里我们一A相绕组来看,A相绕组接了Ua和Ub,大家看棕色箭头,我们把向量Ub平移到向量Ua一起并反向,那么就构成了图片红框中的向量关系。由上面的交流电公式可知Uab的电压公式为:

Uab=UA-(Ub)=Ua Ub

= Umsin(ωt)- Umsin(ωt 120°)

=Um(sin(ωt)- sin(ωt 120°))

由三角函数公式得:

星三角降压启动三种连接法(星三角降压启动的理论基础)(10)

由公式可知,两根火线中和以后的电压波形也是一个正弦波,只是峰值发生了变化。那么根据峰值我们可以算出此时绕组中的电压有效值为:

星三角降压启动三种连接法(星三角降压启动的理论基础)(11)

又由于我们工厂家庭从变压器接入的电压峰值为311V,所以:

星三角降压启动三种连接法(星三角降压启动的理论基础)(12)

五、为什么使用星三角接法

鼠笼式电机起动电流一般是额定电流的4到7倍。刚刚接通电源的时候启动电流最大(7倍),随着速度的升高电流逐渐下降,通常认为当转速达到额定转速的70%时起动过程结束。

由于电机的绕组阻值一定,所以接入电机绕组的电压越高电流就越大,又因为鼠笼式电机的启动电流特别大,所以我们再启动时采用星形接法能够有效的降低电流,保护电机,当电机的启动过程结束,在把电机转换成三角形接法,让电机正常运转。

原创:91工控孟悦

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