馬達設計小工具:Y-Δ轉換設計 ( I )

閱讀時間約 2 分鐘

首先是Y-Δ轉換口語的念法,筆者習慣稱為Y-Delte轉換,直接以英文發音為主;而它還有個中文名稱為星角轉換,也就是星形跟三角形轉換。

這是一份筆者常常使用的小工具,用來快速調整Y接或Δ接馬達設計變換時,線圈繞線條件的更改;但作為馬達設計者而言,是絕不需要考慮的Δ接設計方案。主要是Δ接會在馬達的三相線圈迴路中產生渦流,導致額外的效率損失,無法在現今追求高效率的馬達設計當中使用。但在某些生產條件下,Y接的生產效能的損失,其實會遠大於Δ接所產生的渦流;且馬達的生產效率也有明顯的差異,因此對筆者而言,Δ接馬達仍有存在的價值。但若是談談學術研究,筆者也只能用Y接而非Δ接,這是事實,僅能接受;但事實與現實,往往是會有落差的,筆者更貼近現實一些。

此外,其實正常的Y-Δ轉換並未細談馬達設計的技術內容,查到的文獻資料都是考慮同一顆馬達,進行Y接線與Δ接線時,會產生何種變化;而本文則是針對馬達設計著手,當改變接線方式時,僅改變馬達繞線條件,去調配相同的馬達輸出特性。檔案連結如下,請自行取用:

Y-Δ轉換

此工具分兩種模式,分別為Y接改成Δ接、Δ接改為Y接,使用者僅需填入淡紅色格子處的原設計漆包線徑及繞線圈數,就會自動計算出淡藍色處更改完成的漆包線徑及圈數值。

raw-image

雖然從外部而言,Y-Δ轉換是馬達電源接線方式做了改變,但對於馬達單相的線圈來說,其實是工作電壓的轉換。如下圖所示,其中左側為Δ接的馬達線圈圖,V代表Δ接的相電壓,V則是Δ接外部接電源時的線電壓;右側代表Y接的狀態,VPY代表Y接馬達線圈上的相電壓,VLY則是Y接外部接電源時的線電壓;由於外部的電源狀態都一致,因此V會與VLY的值相同,故可推導出單相線圈在Δ接與Y接時的工作電壓是不同的。

單相線圈上的跨壓

單相線圈上的跨壓

有鑑於此,本程式沿用馬達電壓轉換的計算邏輯,先使用電壓變化的比例,先計算出轉換不同電壓時的馬達繞線圈數;獲得圈數結果後,再利用原設計的漆包線導體截面積之和,進而計算出新的漆包線徑。檔案連結如下,請自行取用:

Y-Δ轉換

這當中僅有一個根號3的係數是來自於三相電源的作用,這部分的相關文獻較好查詢,便不再此贅述。

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