對于三相電機,因不同工況、不同電壓,以及不同功率等技術參數的關系,電機繞組所采用的接法也就不同,如高壓電機大多采用星形接法,起重冶金電機也大多采用星形接法,而對于低壓電機,則按照功率大小進行接法的區分,如3千瓦及以下電機采用星接,4千瓦及以上電機都采用三角形接法。
在實際的電機設計中,不少大功率的起重冶金電機采用三角形接法;為了規避環流問題,起重冶金電機趨向采用星形接法,那為什么這些電機要采用三角形接法呢?
我們引入一個最基本的公式(1),從電網輸入到電機的功率P1大小進行分析。
P1= m1U1I1cos?1……………………………(1)
公式(1)中:
m1——電機的相數;
U1——電機定子相電壓;
I1——電機定子相電流;
cos?1——電機定子功率因數
從公式(1)可以看出,在輸入電壓一定的情況下,要得到較大的功率,只能通過電流的方式實現。電機功率越大,電流越大,所需要的導電體截面積越大,當定子繞組匝數相同時定子沖片槽形尺寸也越大。但是,定子沖片槽形尺寸的增大總有個限度,因而若要增大功率只能減少匝數。如此,功率、電流、導電體截面積、沖片槽形尺寸、匝數等等諸多要素相互關聯,形成多要素互聯、制約。電機的電磁設計就是優化以上互聯、制約關系因素的前提下,找出滿足具體功率和性能要求的實施方案。由于小功率電機電流小,定子繞組匝數可以多一些或沖片槽形尺寸小一些,而大功率電機電流大,定子繞組匝數不可能太多或沖片槽形不可能太大,導致小功率電機體積小、大功率電機體積大的必然趨勢。
另一方面,體積大或大尺寸電機磁路的截面尺寸大,單位長度導體感應電勢高,平衡電機相電壓U1所需的導體數少甚至可以達到每槽導體數為1;或者說為了有時為了盡可能增加每槽導體數的數量,大功率電機有需要加大電機相電壓U1的設計意圖,小功率電機則在設計上總是想辦法減小相電壓U1以免每槽導體數過多、線徑太小。綜合以上兩方面原因,小功率電機一般采用星形接法,定子相電壓U1只有電機輸入端電壓或電源電壓的1/,大功率電機一般采用三角形接法,定子相電壓U1等于電機輸入端電壓或電源電壓。當然,具體設計時遠沒有這么簡單,還有安全性、消除環流或利用環流的阻尼效應等多方面因素的考量。
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