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第 9 讲 · Y–Δ 转换 (wye–delta) · 41:00

有些电阻网络(比如不平衡电桥)找不到任何串联或并联可以合并。Y–Δ 转换把一个三端网络换成另一个三端网络,三个端子之间的关系完全不变,之后就能继续化简。

Rc Rb Ra 1 2 3 R1 R2 R3 1 2 3 N ⇄
Δ 里每个电阻按"它对面的端子"命名:RaR_a 对着端子 1(接在 2、3 之间),依此类推。
公式

Δ → Y:Y 的某条臂 = 碰到这个端子的两个 Δ 电阻之积 ÷ 三个 Δ 电阻之和。

R1=RbRcRa+Rb+Rc,R2=RaRcRa+Rb+Rc,R3=RaRbRa+Rb+RcR_1 = \frac{R_b R_c}{R_a+R_b+R_c},\quad R_2 = \frac{R_a R_c}{R_a+R_b+R_c},\quad R_3 = \frac{R_a R_b}{R_a+R_b+R_c}

Y → Δ:S=R1R2+R1R3+R2R3S = R_1R_2 + R_1R_3 + R_2R_3,Ra=S/R1, Rb=S/R2, Rc=S/R3R_a = S/R_1,\ R_b = S/R_2,\ R_c = S/R_3。分母是"对面那条 Y 臂"。

快速检查

三个 Δ 电阻都等于 RΔR_\Delta 时,Y 每臂 =RΔ/3= R_\Delta/3。任意两端之间(第三端悬空):Y 是 2RΔ/32R_\Delta/3,Δ 是 RΔ∥2RΔ=2RΔ/3R_\Delta \parallel 2R_\Delta = 2R_\Delta/3 ✓。

练习 Y1 · 自编 · 不平衡电桥
6 Ω 3 Ω 9 Ω 3 Ω 4.5 Ω A B C D
练习 Y1:没有任何串联或并联可以直接合并。

求 A、B 之间的等效电阻。

提示

把上面的三角形 A–C–D 换成 Y。

Δ A–C–D:6、3、9 Ω,和 18 Ω。换成 Y(中心 N):A 臂 =6×3/18=1 Ω= 6 \times 3/18 = 1\,\Omega;C 臂 =6×9/18=3 Ω= 6 \times 9/18 = 3\,\Omega;D 臂 =3×9/18=1.5 Ω= 3 \times 9/18 = 1.5\,\Omega。

左支路 3 + 3 = 6 Ω,右支路 1.5 + 4.5 = 6 Ω,并联 3 Ω。RAB=1+3=4 ΩR_{AB} = 1 + 3 = 4\,\Omega。

检验:A 注入 1 A、B 接地,节点法解得 vA=4v_A = 4 V ✓。