永磁同步电机的星形 (Y) 和三角形 (Δ) 有何不同？

一、结构区别

1.1 简介

电机的星形 (Y) 连接和三角形 (Δ) 连接，是电机内部三相定子绕组末端 (U2、V2、W2) 的两种不同连接方式，它们直接决定了每相绕组实际承受的电压和流过的电流，从而影响电机的整体性能。

1.2 星形连接 (Y) 结构

将三相绕组的末端 (U2、V2、W2) 全部连接在一起，形成一个公共的中性点 (N) 。

而三相绕组的始端 (U1、V1、W1) 则分别连接到三相交流电源的 A、B、C 三条线上。从外面看，就像一个英文字母“Y”。

1.3 三角形连接 (Δ)结构

将三相绕组首尾相连，形成一个闭合的三角形回路。就是 U1 接 W2，V1 接 U2，W1 接 V2。

然后从这三个连接点 (U1-W2, V1-U2, W1-V2) 引出三条线，分别连接到三相交流电源的 A、B、C 三条线上。

二、性能区别

2.1 术语定义

定义	解释
(Phase Voltage) 相电压	电机内部每一相绕组两端承受的电压
(Phase Current) 相电流	实际流过电机内部每一相绕组的电流
(Line Voltage) 线电压	火线 (相线) 与火线 (相线) 之间的电压
(Line Current) 线电流	火线 (相线) 与火线 (相线) 之间的电流

2.2 性能概述

	星形接法 (Y)	三角形接法 (Δ)
电压关系
电流关系

2.2.1 星形连接 (Y) 性能

• 电压： 星形连接时，电机的相电压的  倍等于线电压。
• 电流： 星形连接时，电机的相电流和线电流相等。
• 功率： 在星形连接中，电机的功率较低，适用于低功率或启动时的电流限制。

2.2.2 三角形连接 (Δ) 性能

• 电压： 三角形连接时，电机的电压和线电压相等。
• 电流： 在三角形连接时，电机的相电流的  倍等于线电流。
• 功率： 三角形连接提供更高的功率，因此适用于大功率负载。

2.3 举例

我们以 PMSM 电机，仅接法不同举例：

特性	星形接法 (Y)	三角形接法 (Δ)	倍数关系
绕组相电压	13.8V(24/√3)	24V	Δ 是 Y 的 1.73倍
空载转速	较低 (假设 3000 RPM)	较高 (约 5200 RPM)	Δ 是 Y 的 1.73倍
扭矩常数	较大 (更有力)	较小 (较轻快)	Y 是 Δ 的 1.73倍
堵转电流	较小	较大	Δ 是 Y 的 3倍

三、推导两种接法的电流和电流区别

3.1 推导 Y 形接法线电压和相电压的关系

我们推导一下 Y 形接法为什么线电压是相电压的  倍：

首先我们知道余弦定理：

 

我们可知：

• 三相电压 、、 是等幅且相位相差 120° 的正弦波信号。
• 三个电压矢量 、 、 相对于原点分别在 0°、-120° 和 +120° 方向。
• 计算两个电压矢量之间的差值（比如 ​ ）是通过矢量运算得到的。

如我们之前的图所示：

 

根据余弦定理，我们要得出  的长度，这就是线电压：

我们假设：

再将：

带入后可得：

所以我们得出了线电压是相电压的  倍。

3.2 星形 (Y) 和三角形 (Δ) 电流区别

我们知道，三角形连接方式中，线电流除 √3 等于相电流。

如下图，我们给 A、B 通电，其会有一定的分支电流通过另外两个绕组，也就是线电流并没有完全施加到某一个相绕组上，所以产生了分流。

 

四、三角连接和星形角度差

4.1 简述

在电机驱动和电力系统中，三角形 (Δ) 连接和星形 (Y) 连接之间存在着非常关键的相位差，这个角度是 30°。

4.2 为什么会有 30° 的角度差？

在 FOC 算法中，零点角度 (Offset) 的作用是让算法计算出的定子磁场方向 (dq 坐标系) 与转子永磁体的实际物理方向重合。

如果你把电机从星形改接成三角形，或者在采集线电流时没有做变换 d 轴和 q 轴在算法层面会产生 30° 的旋转偏移。

这是因为绕组使用电流合成的磁场方向所导致的。