星三角启动：电流1/3、转矩、切换时间与电机更换

从日本进口的水泵或压缩机机组，控制柜上标着“Y-Δ始動”（中文即星三角启动）。几年后电机损坏，备件库里有一台功率（kW）相同、铭牌却不一样的电机。能不能直接接到原来的控制柜上？时间继电器的设定还能不能沿用？答案取决于你怎么理解星三角里的“1/3”。

先说结论：星三角（Y-Δ）启动是先把三相异步电动机的绕组接成星形（Y）启动，待电机加速后再切换为三角形（Δ）运行。在同一电源下，星形启动时的线电流是同一台电机按三角形接法直接启动时的1/3，启动转矩也约降为1/3。

这个1/3不是额定运行电流的1/3。它也不意味着柜内元件、电缆、电能消耗都可以缩小到三分之一。

本文依次说明：接线方式、1/3 的来历、星形运行时间与切换死区时间的考虑方法、适用条件，以及在星三角柜上更换电机前要核对的事项。文末附有确认清单、向日方供应商的提问清单和询问邮件范例。

目录

1. 什么是星三角启动
2. 为什么启动电流降为1/3
3. 启动转矩也降为1/3
4. 切换顺序与时间设定
5. 星三角启动的适用条件
6. 在星三角启动柜上更换电机
7. 可以直接使用的内容
8. 本文的适用范围
9. 常见问题
10. 参考资料

什么是星三角启动

鼠笼式三相异步电动机在静止状态下直接加全电压启动时，短时间内会吸取很大的电流。这种方式叫直接启动（日文图纸上写作“直入れ始動”，jikaire shido）。视电源条件不同，这个电流可能造成电压跌落，影响同一电网上的其他设备。

这个大电流并不只是“把轴转起来”所需的机械力。它来自转子尚未转动时异步电动机的电气状态，此时的电流远大于额定运行电流。具体是几倍，取决于电机设计和启动条件。资料里常见“8～10倍”之类的数字，但倍数并不固定，应以厂家提供的启动电流、启动转矩和允许启动时间为准。

星三角启动属于降压启动（日语称“減電圧始動”，gen-den'atsu shido）的一种，只在启动期间降低每相绕组上的电压。它不改变电源的线电压，而是改变三个绕组的连接方式来降压。

星形接法是把三个绕组的一端接在一起，另一端接三相电源。三角形接法是把绕组首尾相接成三角形，三个连接点接三相电源。

三相对称电源下的概念电路。每个矩形代表同一个每相绕组阻抗 Z。

对电机的要求

要做星三角启动，每个绕组的两端都必须引到接线盒里，让启动器能够重新接线。典型的电机有6个接线端子（或6根引线），多电压电机也有12根引线的。

6端子的接线盒上，端子可能标为 U1、V1、W1 和 U2、V2、W2；较旧的设备可能标为 U、V、W 和 X、Y、Z，国内的老电机也可能是 D1～D6 的标法。端子的配对关系请以厂家接线图为准，不要凭经验假设。

电机还必须在当地电源电压下可以按三角形接法额定运行。有6个端子并不够，不能随便拿一台电机在任意电压的电源上接成星三角。

例如铭牌写着 Δ230 V／Y400 V，在 400 V 电源上这台电机应当长期按星形运行。如果在 400 V 下切换成三角形，绕组电压就会超过额定值，所以铭牌上的电压和接法必须成对来读。

日本设备的电压等级也要留意：日本工厂常用 200 V 级和 400 V 级电源，而国内工厂是 380 V、50 Hz。铭牌电压与现场电网不匹配的电机，不能直接接入，需先与供应商确认。

为什么启动电流降为1/3

比较电流时，要把线电流（流过电源导线的电流）和相电流（流过一个绕组的电流）分开。星形和三角形接法下，这两者的关系不同。

下面的模型假设三相对称，电源线电压为 V_L，启动时每相阻抗的模为 |Z|。比较对象是同一台电机在同样的静止状态下，分别接成星形和三角形。

星形接法中，每个绕组承受线电压的 1/√3。流过一个绕组的电流也就是电源线上的电流，因此：

三角形接法中，每个绕组直接承受完整的线电压。在三相对称系统中，线电流又是相电流的 √3 倍：

一个 1/√3 来自绕组电压降低，另一个 1/√3 来自线电流与相电流的关系，两者相乘得到 1/3。这两种比较不要混淆：单个绕组的电流只降为 1/√3，而电源侧的线电流降为 1/3。

相同的 V_L 和 |Z|，三相对称电源，相同的启动状态。

比较项目

星形启动

三角形直接启动

每相绕组电压

Y：V_L/√3

Δ：V_L

每相绕组电流

Y：V_L/(√3|Z|)

Δ：V_L/|Z|

电源线电流

Y：V_L/(√3|Z|)

Δ：√3V_L/|Z|

线电流之比

Y：为三角形直接启动的 1/3

Δ：基准值（1）

来看一个算例：假设线电压 200 V，每相 |Z| 为 2 Ω。星形启动时每个绕组约承受 115.47 V，相电流和线电流都约为 57.74 A。

57.74 A 与 173.21 A 相比，确实约为 1/3。电机升速后电气状态会改变，所以切换到三角形之后的运行电流并不总是 173.21 A。

比较实测值时，要保证两次读数取自同一位置：要么都在电源线上，要么都在三角形环路内的绕组侧。

启动转矩也降为1/3

电流降低的代价是启动转矩下降。若按同一频率、同一启动状态下转矩与电压平方成正比来近似，星形启动转矩也约为三角形直接启动的 1/3。

要让负载加速，电机转矩必须大于负载所需的转矩。余量小，加速就慢；负载转矩更大，电机在星形下就无法升到足够的转速。

定性比较。曲线高度只表示大小关系，不是实际电机数据。

因此，星三角适合空载或轻载就能启动的机械。即使同是水泵，也会因类型和运行条件不同而负载各异，不能把所有水泵都当成同样的启动条件。

切换顺序与时间设定

常见的三接触器启动器由主接触器、星形接触器和三角形接触器组成。先闭合主接触器和星形接触器，电机在星形下加速；随后星形接触器断开，三角形接触器闭合，电机转入正常运行。

如果星形接触器和三角形接触器同时闭合，会造成电源短路。不能只靠时间继电器，接触器的动作还要与电气互锁和机械互锁配合。

开路转换（先断后合）三接触器启动器的例子。横轴表示先后顺序，不代表实际秒数。

星形运行时间要根据电机和负载的特性来定，保证切换前电机已经充分加速。死区时间则按启动器厂家的规定来定，保证星形接触器完全断开后，三角形接触器才闭合。

有些星三角时间继电器把死区时间固定了。例如 ABB 的 CT-YDEW，在可调的星形时间之后，固定约 50 ms 完成切换。这只是某一款产品的设计，不是通用设定值。

像“启动后约0.5秒切换”这样的单一数值，不能当作通用设定。切换过早，触点会在大电流尚未降下来时开合。

反过来，一味延长星形运行时间也不能解决问题。需要确认加速没有停滞，且整个启动过程在电机允许启动时间之内。

开路转换的启动器在切换时，电机会短暂脱离电源。三角形接触器闭合时，电机的剩余电压与电源电压相互作用，可能产生电流冲击和机械冲击。启动电流虽然降到了1/3，切换瞬间的电流并不一定被压在同样的比例。

防止同时闭合的思路，与一般的互锁电路相同。启动器不动作时，应追查是哪一个条件没有满足，不要为了让它运行而把保护条件短接或屏蔽。

星三角启动的适用条件

1. 对电网的影响。首先要看启动电流对供电的影响。同一台电机，受电设备容量、系统阻抗和电缆长度不同，电压跌落也不同。

比如在较小的变压器上启动大功率电机，可能影响其他负载。不能只看电机的 kW，要把变压器容量和特性、同时运行的其他负载、允许的电压波动放在一起判断。国内设计通常还要对照供电部门的要求和现行配电设计规范（如 GB 50055 等，请以现行版本为准）。

2. 降低后的转矩能不能把负载加速起来。即使电网侧没有问题，如果电机在星形下转不起来，或加速到一半停住，启动器就没有达到目的。

除了负载本身，旋转部件的惯量和启动次数也有影响。对于加速时间长或频繁启动的设备，还要核对电机的温升和接触器的使用条件。

3. 电机本身是否合适。要确认电机能在电源电压下按三角形运行，且绕组端头可以切换。不能为了迁就现有控制柜的启动方式，硬把额定值不同的电机接上去。

有时会听到一些 kW 门槛，比如“200 V 下 11 kW 以上”“400 V 下 30 kW 以上”。只凭这些数字决定，会漏掉上面三点。选择启动方式前，应核对供电条件、工厂的设计标准和厂家的选型资料。

下表对几种启动方式做了比较，选型时要以所需的加速能力、电网条件和正常运行要求为依据。

启动方式比较。应按所需的加速、电网条件和正常运行要求来选择。

方式

基本原理

需确认的事项

运行期间

直接启动

直接启动：直接加额定电压

直接启动：启动电流、电网波动、机械冲击

直接启动：基本为恒速运行

星三角

Y-Δ：通过绕组换接降低启动电压

Y-Δ：低转矩下的加速、切换瞬态

Y-Δ：加速后以三角形恒速运行

软启动器

软启动：半导体使端电压逐步上升

软启动：电流限幅、转矩与负载匹配，发热

软启动：通常用于平稳启停

变频器

变频器：控制电压与频率

变频器：电机适配、保护、冷却、布线条件

变频器：还能按需要的速度运行

星三角不是把运行功率降到1/3的节能装置。加速之后，电机以三角形接法驱动负载，吸取的电功率由负载所需的轴功率决定。

如果想根据流量或风量调节转速，应把调速与启动方式分开考虑。软启动器和变频器的作用不同，不能只因为都有“限制电流”的功能就互相替换。

成本也不能只比较接触器的价格，要从系统层面比较：柜内空间、接线、控制、保护、维护，以及切换对机械的影响。

在星三角启动柜上更换电机

电机：铭牌与接线盒

更换电机时，只对上 kW 是不够的，还要核对电压、频率、极数、额定电流和接法。效率不同，同样功率下的电流特性也会变，可能需要重新确认与现有启动器的适配性。

要检查铭牌（日语“銘板”，meiban）和接线盒：所需的绕组端头是否都已引出，电机能否按规定的接法运行。机座即使能装上，端子数量、端子螺钉和电缆入口也未必相同。

即使只换电机，也要把电气侧和机械侧的条件放在一起确认。

配电柜：保护元件的规格与整定

在配电柜里，要核对断路器、接触器和过载保护的型式和整定范围。启动电流降为1/3，并不意味着所有元件和电缆都能缩小到1/3的规格。

热继电器（热过载继电器）接在电路的什么位置，决定了它测的是线电流还是绕组（相）电流。以施耐德电气（Schneider Electric）的资料为例：热继电器接在三角形环路内时，整定为电机满载电流的 0.58 倍；接在电源进线侧时，整定为 100%。

不要把同一个系数套用到所有回路，整定值要以厂家的电路图和选型表为准。热继电器的跳闸原因与复位，可参考相关文章。

日本配电柜上常见的断路器（NFB、ELB）和过载保护装置，也可单独了解。

要把两类元件分开理解：启动用的接触器负责把电机启动起来，保护元件则在异常时保护回路。

更换不同功率的电机

换大功率：要重新评估电流和启动时间是否仍在现有设备的适用范围内。还要确认现有电缆长度下的电压降、柜内的散热，以及新增元件的安装空间。

换小功率：要核对保护元件的整定范围和接线部位的尺寸。不要把粗的原有电缆硬塞进新的小端子，应与施工方商定可接受的连接方式。

负载：轴功率与启动条件

负载侧要确认水泵等机械所需的轴功率，以及启动时的负载状态。电机功率换小，未必就节能，应先掌握所需的功率和运行工况点。正常运行电流低，也不能成为省略启动转矩和瞬态条件核对的理由。

控制回路、试运行与记录

控制回路里，要重新检查星形时间、死区时间、互锁和触点状态确认。把旧的设定值照搬给新电机之前，先确认实际的启动过程和允许条件。

接线变更之后，要在规定的试运行中检查转向和负载状态。转向为什么会反，可参考相序的相关文章；实际作业要按现场的停电、隔离、验电、上锁挂牌等规程进行。

试运行记录中，要把星形阶段、切换瞬间和正常运行阶段的电流与时间分开记录。如果断路器只在切换瞬间跳闸，应与“正常负载电流过大”的情况分开查原因。

最后，把更新后的铭牌数据、保护整定、时间继电器设定值和电路图，按变更后的状态整理保存。避免下次检查时旧电机的资料和新设定混在一起，这也是更换作业的一部分。

可以直接使用的内容

确认清单：在星三角柜上更换电机

在新电机接线之前，可对照下表逐项确认。表中内容是上文要点的汇总，最终判断仍属于电气设计和设备负责人。

项目	需确认的内容	在哪里确认
电压与接法	电机在电源电压下可按三角形额定运行（不是该电压下只能星形运行）	铭牌、厂家资料
接线端子	6个（或更多）绕组端头已引出；端子标记与配对关系	接线盒、厂家接线图
频率、极数、额定电流	与现有控制柜和负载匹配；额定电流如有变化要记录	铭牌、旧电机记录
启动数据	启动电流、启动转矩、允许启动时间	厂家数据表
启动时的负载	负载转矩和惯量能被星形转矩加速；启动次数	机械数据、运行条件
接触器与断路器	规格和使用条件仍适合新的电流与启动时间	配电柜图纸、选型表
热继电器	安装位置（三角形环路内还是电源进线侧），以及按该位置确定的整定值	电路图、热继电器厂家资料
电缆与接线	电压降、端子尺寸、可接受的连接方式	电缆清单、施工方
时间继电器	星形时间和死区时间按新电机重新评估，不要照搬	控制图纸、启动器厂家规格
互锁	星形与三角形接触器之间的电气互锁、机械互锁完好	控制图纸、柜内检查
试运行	转向；星形、切换、运行三个阶段的电流与时间已记录	试运行记录
资料	铭牌数据、整定值、时间继电器设定值和图纸一并更新	维护记录

向日方供应商的提问清单

向日方（设备商或电机厂家）询问时，可以参考下面这些问题。

• 在我方电源电压下，该电机设计的运行接法是什么？是否适合星三角启动？
• 能否提供电机的接线端子图，以及启动电流、启动转矩和允许启动时间？
• 出厂时星形时间和死区时间设定为多少？依据是什么？
• 热继电器在启动器电路中的什么位置（三角形环路内还是电源进线侧）？针对新电机的额定电流，建议如何整定？
• 现有的接触器、断路器和电缆，在更换电机后是否仍在额定范围内？
• 当初选用这种启动方式，是否是出于原安装地点的供电条件？这些条件在我方现场是否同样适用？

询问邮件范例

下面的设备编号和内容均为虚构，请替换为你自己的信息。发给日方时，建议同时附上铭牌照片和控制柜图纸，必要时附英文或日文译文。

主题：P-201 星三角启动器更换电机——请求提供资料

您好：

我司计划更换水泵 P-201（贵司订单号 XXXX）的电机，该水泵使用贵司配电柜内的星三角启动器。新电机的功率与原电机相同，但铭牌不同。在接线之前，想请贵司确认以下事项：

1. 原电机在我方电源（380 V／50 Hz，请按实际填写）下的运行接法，以及新电机（铭牌见附件）能否在该柜上进行星三角启动。
2. 出厂时星形时间和星三角死区时间的设定值及其依据。
3. 热继电器在回路中的位置，以及针对新电机的推荐整定值。
4. 现有接触器、断路器和电缆是否仍在额定范围内。

附件为现有配电柜图纸和新电机的数据表。感谢您的支持。

此致
敬礼

本文的适用范围

• 文中的1/3是三相对称电源、同一静止状态下的理论值。实际电机和负载各有差异，应以厂家数据为准。
• 本文介绍的是常见的开路转换三接触器启动器。其他结构的启动器，切换时的表现不同。
• 文中提到的时间继电器、热继电器和断路器数值，是特定产品或厂家的例子，不是可以照抄的设定值。
• 本文不能替代电气设计、当地法规和现场安全规程。柜内和电机的作业必须遵守现场的停电、隔离、验电等程序。

常见问题

星三角启动时的电流是额定电流的1/3吗？

不是。比较的对象是同一台电机在同一电源下按三角形直接启动时的线电流。额定运行电流是另一种状态，所以启动电流并不是额定电流的1/3。

让电机一直以星形运行能节能吗？

不能。星三角电机的设计前提，是加速后按规定的三角形接法驱动负载。一直星形运行可能造成转矩不足或过热，不要为了节能而把电机锁定在星形。

星三角的时间继电器应该设为多少？

没有统一的数值。加速所需的星形时间和接触器切换所需的死区时间要分别确认，两者都取决于电机、负载和启动器，所以像0.5秒这样的固定数值不能到处套用。

电机有6个接线端子就可以用星三角启动吗？

还要看它能否在电源电压下按三角形运行。除了绕组端头可以切换，电机还必须在该电压下具备三角形接法的额定值。请核对铭牌上的电压和接法，以及厂家指定的电路。

切换时的电流冲击也会被限制在1/3吗？

不一定。开路转换的启动器在切换时，电机的剩余电压与电源相互作用，会产生瞬态电流。应把启动、切换、正常运行三个阶段分开看，确认启动方式、接触器和保护在每个阶段都合适。

参考资料

• 星三角启动把启动电流降为直接启动的1/3：三菱电机 FA FAQ 15032“什么是星三角启动？”（日文）
• 电机接线端子结构与接线：三菱电机 三相电机综合样本，第61页（日文）
• 电机的启动方法：富士电机“电动机的启动方法”（日文）；富士电机 电动机启动方式选型与技术资料（日文）
• 启动方法与降压启动：三菱电机 e-learning“电机的启动方法”（日文）；三菱电机 e-learning“降压启动的接线与选型”（日文）
• 三接触器星三角启动器：Schneider Electric，TeSys Giga 星三角启动器（英文）
• 热继电器的位置与整定（三角形环路内为 0.58×满载电流，上游为 100%）：Schneider Electric FAQ FA173001（英文）
• 电机电压与星三角接线：ABB，Softstarter Handbook（英文）
• 时间继电器中固定 50 ms 的星三角切换：ABB，CT-YDEW 星三角时间继电器数据表（英文）