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星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

星型-三角形与三角形-星型变换——Y-Δ 转换

电气网络中阻抗连接方式多样,最常见为星型 (Y) 与三角形 (Δ)。为求解或简化复杂网络,采用星三角变换技术,将星型网络替换为等效三角形网络,或反之。本文简要推导星/三角负载转换公式。

星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

星三角变换基础

除串/并/串并联外,Y-Δ 是另一种较复杂的元件组态。三相网络三根线,常以星型或三角形连接。三相电源或负载可互换等效,以简化复杂网络的数学运算。

星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

三角形连接网络

三支支路首尾相接成环,形似希腊字母 Δ,亦称 π 网络。详见前文三角形连接。

星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

星型连接网络

三支支路一端汇聚公共点,另一端自由,形似 Y,亦称 Wye 或 T 网络。详见前文星型连接。

星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

变换时端子 A、B、C 位置不变,仅阻抗值与排布改变。下图说明等效条件。

三角形转星型 (Δ→Y)

推导各支路等效阻抗。Δ 网络端子 A、B、C 对应阻抗 R₁、R₂、R₃;等效 Y 网络阻抗 Rₐ、R_b、R_c 对应同端子。

星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

端子间阻抗保持不变:

Δ 网络 A-B 间阻抗:星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

B-C 间:星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

A-C 间:星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

Y 网络对应:

R_AB = Rₐ + R_b
R_BC = R_b + R_c
R_AC = Rₐ + R_c

三式相加得:星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

依次减去原三式得星型等效阻抗:

减去 (ii):星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

同理得其余:星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

结论:等效星型阻抗 = 相邻两三角形阻抗乘积 ÷ 三角形三阻抗之和。

若三角形三阻抗相等 (R),则各星型阻抗 = R/3。

星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

星型转三角形 (Y→Δ)

已知星型阻抗 Rₐ、R_b、R_c,求 Δ 阻抗 R₁、R₂、R₃。

星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

利用前式两两相乘:

(v)×(vi):星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

(vi)×(vii)、(v)×(vii):星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

三式相加:星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

分别除以 (v)(vi)(vii) 得各 Δ 阻抗:

除以 (v):星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

其余同理:星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

结论:Δ 阻抗 = 星型两两阻抗乘积之和 ÷ 对应端子星型阻抗。

化简得:星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

若星型三阻抗相等 (R),则各 Δ 阻抗 = 3R。

星三角 (Y-Δ) 变换精通:简化电气网络分析

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