異步電動(dòng)機(jī)定子繞組極性及相序試驗(yàn)方法的分析

王達(dá)宇

[摘要]本文闡述了電動(dòng)機(jī)定子繞組極性及相序的試驗(yàn)方法及原理，并對《高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法》（第二版）（四川省電力試驗(yàn)研究院）一書中用直流感應(yīng)法測繞組首尾頭出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因進(jìn)行了分析。

[關(guān)鍵詞]定子繞組極性相序

異步電動(dòng)機(jī)定子繞組極性試驗(yàn)方法

1.1直流感應(yīng)法

在電動(dòng)機(jī)定子的一相繞組中通以脈沖電流時(shí)，另外兩相繞組由于互感作用產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電勢，根據(jù)脈沖電流和感應(yīng)電勢的方向，便可確定三相繞組的頭尾。具體方法如下：

使用萬用表或搖表，分別確定三相繞組的兩端。

任選一繞組接至電池的正負(fù)兩極，另選一繞組接至直流毫伏表的正負(fù)兩級，當(dāng)合上開關(guān)S時(shí)，脈沖電流通過繞組AX，并在BY和CZ繞組中感應(yīng)出電勢，使直流毫伏表偏轉(zhuǎn)。若直流毫伏表指針向反方向偏轉(zhuǎn)，則接直流毫伏表正端與電池正端的繞組端頭同為首端（或尾端）。若直流毫伏表指針向正方向偏轉(zhuǎn)，則接直流毫伏表負(fù)端與電池正端的繞組端頭同為首端（或尾端）。按同樣方法可確定三相繞組的頭尾端。

1.2交流電壓法

使用萬用表或搖表，分別確定三相繞組的兩端。

將任意兩相繞組串致聯(lián)后接至交流220V電源上，第三相繞組接電壓表或燈泡。電壓表指示較大（幾十伏或100多伏）或燈亮，說明第Ⅰ、Ⅱ兩相是頭尾相接，如圖1－2所示；如果加上電壓后，電壓表指示很低（1伏或幾伏）或燈不亮，說明Ⅰ、Ⅱ兩相是首首相接（或尾尾相接）如圖1－3所示。用同樣的方法可以決定第Ⅲ相的首尾。

圖1－2Ⅰ、Ⅱ兩相頭尾相接圖1－3Ⅰ、Ⅱ兩相首首相接

測量時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組開路時(shí)，感應(yīng)電壓可達(dá)200V左右，應(yīng)適當(dāng)選擇表計(jì)。

20KW以上的鼠籠式電機(jī)或轉(zhuǎn)子短路的繞線式電機(jī)，感應(yīng)電壓雖然僅幾十伏，但一次電流可達(dá)幾十安，應(yīng)適當(dāng)選擇電源或調(diào)壓器。

1.3如果繞組頭尾有標(biāo)號可按此方法驗(yàn)證

測量時(shí)，先將三相尾端連在一起，然后在任一相加交流電壓U~，再分測量三個(gè)線間電壓UAB、UBC、UCA，如圖1－4所示。若X、Y、Z同為尾端，則A相加壓時(shí)所測得的結(jié)果應(yīng)符合表1－1的規(guī)律。

圖1－4外加交流電壓測量首尾頭

表1－1A相加壓測得線間電壓（倍數(shù)）

1.4.關(guān)于書中直流感應(yīng)法確定電機(jī)首尾頭與現(xiàn)場實(shí)際情況不符的原因分析

在《高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法》（第二版）（四川省電力試驗(yàn)研究院）一書中提到的使用直流感應(yīng)法確定三相繞組的頭尾端的結(jié)論與現(xiàn)場實(shí)際情況相反。書中提到的試驗(yàn)方法如下：當(dāng)合上開關(guān)S時(shí)，脈沖電流將通過繞組AX，并在BY和CZ繞組中感應(yīng)出電勢，使直流毫伏表偏轉(zhuǎn)。若儀表指針向正方向偏轉(zhuǎn)則接儀表“＋”端與接電池“＋”極的繞組端頭為同極性；若儀表指針反向偏轉(zhuǎn)，則接儀表“－”端與接電池“＋”極的繞組端頭為同性性。

但在實(shí)際工作中確定首尾頭時(shí)，得到的結(jié)論與上述方法相反。若儀表指針向反方向偏轉(zhuǎn)則接儀表“＋”端與接電池“＋”極的繞組端頭為同極性；若儀表指針正向偏轉(zhuǎn)，則接儀表“－”端與接電池“＋”極的繞組端頭為同性性。

按《高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法》（第二版）（四川省電力試驗(yàn)研究院）書中得到的結(jié)論，定子三相繞組之間為減極性關(guān)系；按現(xiàn)場實(shí)際情況得出的結(jié)論，定子三相繞組之間為加極性關(guān)系。現(xiàn)具體分析定子三相繞組之間的極性關(guān)系：

1.4.1從定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的原理分析繞組間極性關(guān)系

在三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心中放置三組結(jié)構(gòu)完全相同的繞組U1U2、V1V2、W1W2，各相繞組在空間互差120°電角度，向這三相繞組中通入對稱的三相交流電，則在定子與轉(zhuǎn)子的空氣隙中產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場。

從旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的原理可以分析出，定子繞組在定子鐵芯上按空間位置相差120o電角度進(jìn)行布置，其目的是使每相繞組產(chǎn)生的磁場相加合成旋轉(zhuǎn)磁場。因此判斷定子三相繞組之間為加極性關(guān)系。

2.三相繞組相序的判斷方法

2.1判斷方法

（1）三相繞組確定好首尾頭后，將三相尾端連在一起。任選一相做為B相，分別接至電池和毫伏表的負(fù)極。任選一相假定為A相，接至毫伏表的正極。最后一相假定為C相，接至電池的正極。

（2）按電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)向盤動(dòng)轉(zhuǎn)子，若毫伏表指針正向偏轉(zhuǎn)，則上述相序正確。若毫伏表指針反向偏轉(zhuǎn)，則說明相序錯(cuò)誤，將假定的A、C相互換即可。

2.2判斷方法的原理

定子內(nèi)的磁場分布如圖2－1所示：

圖2－1定子內(nèi)磁場分布圖2－2三相對稱電流分布圖

由圖可以看出，此時(shí)IC＞0IB＜0IA＝0。在圖2－2中找到對應(yīng)點(diǎn)為0點(diǎn)。因轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向與磁場旋轉(zhuǎn)方向相同，轉(zhuǎn)子盤動(dòng)后，轉(zhuǎn)子中的剩磁在A相繞組中感應(yīng)出電勢，產(chǎn)生的感應(yīng)電勢的方向與旋轉(zhuǎn)磁場的方向相反。如假定的相序正確，電流由A相首端流出。毫伏表指針正向偏轉(zhuǎn)。如假定的相序錯(cuò)誤，電流由A相首端流入。毫伏表指針反向偏轉(zhuǎn)。

3.結(jié)語

電動(dòng)機(jī)定子三相繞組按一定規(guī)律分布在定子鐵芯圓周上。若將繞組的頭尾接錯(cuò)，則通入平衡三相電流時(shí)，不但不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，甚至還會(huì)損壞電機(jī)。若三相繞組相序接反，則可能帶壞驅(qū)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備。為了保證電動(dòng)機(jī)安全運(yùn)行，必須進(jìn)行極性及相序檢查。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。