[电工&电子] 电路知识：电动机星三角起动是如何降压的？

这里的三相异步电动机指的是笼型异步电动机，它的起动方法要视电源容量、负载性质等要求而定。例如当供电系统的容量足够大（电动机容量＜变压器容量的20%），此时电动机全压起动的大电流所引起的系统电压降很小，不会影响其他设备的正常工作，所以是允许的。

当变压器容量不够，为了降低起动电流，电动机就得降压起动。电动机降压起动的方法不一，如自耦变压器降压起动、星——三角降压起动、延边三角形降压起动、定子回路串电阻（或串电抗器）降压起动以及电动机的软启动等。

相对于其他起动方法中，定子电压只能按一定倍数降低，电动机的软启动可以通过控制晶闸管的导通角来控制定子的电压，使得定子电压从零开始逐渐升高至额定电压。然而，我今天要讲的不是电动机的软启动，而是电动机的星形——三角形降压起动。

星形——三角形降压起动是指在电动机起动时，将定子绕组接成星形，起动完毕后（达到额定转速后），立即将定子绕组改成三角形接法运行，如下图1-2所示，就是一种星形——三角形降压起动的实际接线方法。

图1-2

那么，电动机的星形——三角形起动是如何实现降低电压的目的的呢？它可以将电动机的定子起动电流降低到多少呢？

（1）电动机定子绕组星接时的电压与电流

电动机定子绕组星形接法的接线图如下图1-3所示。

图1-3

在电动机的接线端子上，用连片把U2、V2、W2连接起来，然后电源线分别接入U1、V1、W1三个端子上，其电路接线图如图1-3的右边所示。电动机的3相定子绕组的阻抗相等，若对阻抗不理解的，可以当作电阻看待。每相绕组的电流等于每相绕组的电压除以该相绕组的阻抗，即I_相 =U_相 /Z。

在星形接法中，流过电源线的电流（线电流）等于电动机的相电流，电源电压（线电压）等于电动机相电压的根号3倍。若不知道为什么是根号3倍的，可以回顾我之前写的文章“带你完全理解相电压与线电压”，里面有详细的解释。

根据以上关系，就可以得到在星形接法时，电动机的定子起动电流（即流过电源线的电流）如图1-3所示，为线电压除以根号3倍阻抗。

（2）电动机定子绕组三角接时的电压与电流

电动机定子绕组星形接法的接线图如下图1-4所示。

图1-4

电动机的接线端子上，用连片分别把U1W2、V1U2、W1V2连接起来，然后电源线分别接入U1、V1、W1三个端子上，其电路接线图如图1-4的右边所示。同样的，电动机的3相定子绕组的阻抗相等，每相绕组的电流等于每相绕组的电压除以该相绕组的阻抗，即I_相 =U_相 /Z。在三角形接法中，流过电源线的电流（线电流）等于电动机相电流的根号3倍，电源电压（线电压）等于电动机相电压，如图1-4右边的式子所示。

将三角形接法与星形接法相比较，可以发现，三角形接法时，定子绕组的每相电压直接等于电源线线电压，而且流过电源线的电流是每相绕组电流的根号3倍！

如下图1-5所示为两种接法的对比，两者的电源电压为同一个电压，前后不变，两者的定子绕组阻抗也为同一个阻抗，因为阻抗就像电阻一样，不改变绕组的结构，只改变接法，阻抗是不会变的。

图1-5

将三角形接法时的起动电流除以星形接法时的起动电流，如下图1-6所示，可以发现，星形接法起动可以将起动电流减少到1/3。也就是说，电动机的星三角降压起动，起动电压减小到1/√3，但起动电流却减少到1/3。

图1-6

星三角降压起动在众多的降压起动方法中算是比较简单的，但它只有一个固定的降压值（降到额定电压的1/√3），没有选择的余地。另外，这种起动方法下，起动转矩也降低为原来的1/3（起动转矩正比于电压的平方，即T∝U² ），所以电动机的星形——三角形降压起动适用于空载或轻载下的起动。

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