对于三相电机,因不同工况、不同电压,以及不同功率等技术参数的关系,电机绕组所采用的接法也就不同,如高压电机大多采用星形接法,起重冶金电机也大多采用星形接法,而对于低压电机,则按照功率大小进行接法的区分,如3千瓦及以下电机采用星接,4千瓦及以上电机都采用三角形接法。
在实际的电机设计中,不少大功率的起重冶金电机采用三角形接法;为了规避环流问题,起重冶金电机趋向采用星形接法,那为什么这些电机要采用三角形接法呢?
我们引入一个最基本的公式(1),从电网输入到电机的功率P1大小进行分析。
P1= m1U1I1cosϕ1……………………………(1)
公式(1)中:
m1——电机的相数;
U1——电机定子相电压;
I1——电机定子相电流;
cosϕ1——电机定子功率因数
从公式(1)可以看出,在输入电压一定的情况下,要得到较大的功率,只能通过电流的方式实现。电机功率越大,电流越大,所需要的导电体截面积越大,当定子绕组匝数相同时定子冲片槽形尺寸也越大。但是,定子冲片槽形尺寸的增大总有个限度,因而若要增大功率只能减少匝数。如此,功率、电流、导电体截面积、冲片槽形尺寸、匝数等等诸多要素相互关联,形成多要素互联、制约。电机的电磁设计就是优化以上互联、制约关系因素的前提下,找出满足具体功率和性能要求的实施方案。由于小功率电机电流小,定子绕组匝数可以多一些或冲片槽形尺寸小一些,而大功率电机电流大,定子绕组匝数不可能太多或冲片槽形不可能太大,导致小功率电机体积小、大功率电机体积大的必然趋势。
另一方面,体积大或大尺寸电机磁路的截面尺寸大,单位长度导体感应电势高,平衡电机相电压U1所需的导体数少甚至可以达到每槽导体数为1;或者说为了有时为了尽可能增加每槽导体数的数量,大功率电机有需要加大电机相电压U1的设计意图,小功率电机则在设计上总是想办法减小相电压U1以免每槽导体数过多、线径太小。综合以上两方面原因,小功率电机一般采用星形接法,定子相电压U1只有电机输入端电压或电源电压的1/,大功率电机一般采用三角形接法,定子相电压U1等于电机输入端电压或电源电压。当然,具体设计时远没有这么简单,还有安全性、消除环流或利用环流的阻尼效应等多方面因素的考量。
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