Y-Δ变换
基本的Y-Δ变换
设R1、R2、和R3分别是Y形电路中从N1、N2、N3到中点的阻抗,Ra、Rb、Rc分别是Δ形电路中N1与N3、N1与N2、N2与N3之间的阻抗。希望把Y形电路换成Δ形电路,或把Δ形电路换成Y形电路后,任意两个端点之间的阻抗仍然与原来的电路相等。
把Δ形电路变换成Y形电路
变换的基本思路是用和计算Y形电路端点的阻抗,其中和是Δ形电路中对应节点到邻接节点间的阻抗:
其中是Δ形电路的阻抗之和。具体公式如下:
口訣为 Y形阻抗 = Δ形同側相邻阻抗乘积 / Δ形阻抗之和
把Y形电路变换成Δ形电路
变换的基本思路是计算Δ形电路的:
其中是Y形电路中的阻抗两两相乘之和,是所在支路对侧的端点在Y形电路中对应端点的阻抗。每一支路的阻抗计算公式为:
口訣为 Δ形阻抗 = Y形阻抗两两相乘之和 / Y形对側端点阻抗
图论
在图论中,Y-Δ变换表示将一个图的Y形子图用等价的Δ形子图代替。变换後的边数不变,但顶点数和回路数会变化。如果这两个图可以通过一系列的Y-Δ变换互相变换得到,那么就可以成这两个图Y-Δ等价。例如,佩特森圖就是一个Y-Δ等价类。
推导
Δ形负载到Y形负载的变换方程
要将Δ形负载{}变换成Y形负载{},需要比较二者对应节点的阻抗。要计算两种接法的阻抗,需要将电路中的一个节点断开。
Δ形电路中N3断开後,N1与N2间的阻抗为
将{}之和用表示以简化方程:
得到
Y形电路中N1与2的对应阻抗为
由以上两式得到:
- (1)
同理,对於与,也分别有
- (2)
- (3)
由此,{}的值可以由以上式子的线性组合(相加或相减)求出。
例如,将式(1)和式(3)相加,然後减去式(2)会得到
於是
其中
求出所有的阻抗值如下:
- (4)
- (5)
- (6)
Y形负载到Δ形负载的变换方程
令
- .
则Δ形电路到Y形电路的变换方程变为
- (1)
- (2)
- (3)
将以上式子两两相乘得到
- (4)
- (5)
- (6)
上式之和为
- (7)
将右侧式子中的公因式提出,约去分子中的和分母中的一个後得到
- (8)
注意式(8)和式{(1),(2),(3)}的相似性,
将式(8)除以式(1)得到
得到的表达式。同理,将式(8)除以或也能得到相应的表达式。
参考文献
- William Stevenson,“Elements of Power System Analysis 3rd ed.”,McGraw Hill, New York, 1975, ISBN 0-07-061285-4
- A.E. Kennelly, Equivalence of triangles and stars in conducting networks, Electrical World and Engineer, vol. 34, pp. 413-414, 1899.