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判断三相异步电动机定子绕组连接正确性


判断三相异步电动机定子绕组连接正确性的探讨

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概述 三相异步电动机比较常见的是单绕组电动机和双绕组电动机两种形式, 三相异步电动机 的定子绕组按照一定的规律分布在定子铁芯上, 每一相有头有尾, 三相绕组按一定的规律首 尾连接,形成 Y 或 Δ 接线。如果把他们的头尾连接不正确,当接入三相交流电时,不仅会 因为不能产生旋转磁场而导致不能

正常运行,而且会导致绕组发热,甚至烧毁电机。因此对 新投运的电机或绕组重新绕制后的电机, 必须进行定子的极性检查, 以确保其连接的正确性。 国标 GB50150-2006《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》第 6.0.11 条规定“ 检查 定子绕组的极性及其连接应正确。中性点未引出者可不检查极性”。中性点引出的如何检查 呢?中性点未引出者不能检查吗?查阅相关的电气试验书籍, 一些书上只介绍了中性点引出 的定子绕组的极性及其连接正确性的测试验证方法, 而且大都是错误的。 对于中性点未引出 的绕组,则没有书籍介绍其测试验证方法。本文结合实际工作的实践,就三相异步电动机绕 组连接正确性的判断方法,进行了尝试性的探讨。 2 三相异步电动机的工作原理 在三相异步电动机的定子铁芯上,缠绕着对称的三相绕组 A-X、B-Y、C-Z。当异步 电动机三相对称定子绕组中通入三相交流电, 就会产生旋转磁场, 该旋转磁场切割转子绕组, 从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路),载流的转子绕组在定子旋转磁场 的作用下将产生电磁力,从而在电机转轴上形成电磁转矩,驱动电动机转子旋转,并且电机 旋转方向与旋转磁场方向相同。 2.1 单绕组电动机定子绕组极性及其连接正确性的判别方法 2.1.1 首尾两端全部引出的定子绕组 如果电动机三相绕组的首尾两端全部引出, 试验前首先要记录下绕组的连接情况, 一般 绕组的首端都标有记号 U1、V1、W1,尾端标有 U2、V2、W2,然后将绕组拆开,用万用表 的欧姆档验证一下 U1U2、V1V2、W1W2 是否是同一个绕组的首尾两端,检查果无误后, 把一块毫伏表(或毫安表)的正极性端与绕组 V1V2 的 V1 端连接,负极性端与绕组的 V2 端连接。再把绕组 U1U2 的 U2 端与一块甲电池的负极端连接好,把甲电池的正极端与绕组 的 U1 端瞬时短接, 如果毫伏表的指针反偏, 则说明 U1 和 V2 是同名端, 绕组 U1U2 和 V1V2 的首尾端的标注是正确的 (许多书籍上说, 如果毫伏表正偏, 则说明 U1 和 V2 是同名端----这是错误的)。同样,再把毫伏表的正极性端与绕组 W1W2 的 W1 端连接,负极性端与绕 组 W1W2 的 W2 端连接, 把甲电池的正极端与绕组的 U1 端瞬时短接, 如果毫伏表的指针反 偏,则说明 U1 和 W1 是同名端,绕组 U1U2、V1V2 和 W1W2 的首尾端的标注是正确的。 这里需要注意的是:电动机的三相绕组是在空间上相差 120o 布置在定子铁芯上的,因此才 会有测出 U1 和 V2 是同名端,U1 和 W2 是同名端的结果,但是 V2 和 W2 并不是同名端, 这一点要注意。 三相绕组的首尾两端确定以后, 就可以由此判断出电动机三相绕组连接的正 确与否。 2.1.2 中心点未引出的 Y 连接的定子绕组 对于中心点未引出的 Y 连接的电动机,由于只有首端引出,因此上面介绍的方法无法 使用, 但可以用如下的方法进行测量: 在 AB 两相之间施加一个交流电压, 记下 UAB 的数值, 用万用表测量 AC 之间和 BC 之间的电压,记下 UAC 和 UBC 的值;然后在 BC 两相之间施加 相同的交流电压,用万用表测量 CA 之间和 AB 之间的电压,记下 UCA 和 UAB 的值;再在 CA 两相之间施加相同的交流电压,用万用表测量 BC 之间和 AB 之间的电压,记下 UBC 和 UAB 的值。如果 UAC 和 UBC,UCA 和 UBA,UCB 和 UAB 任意一组中的两个电压值相差不 大,则说明电动机的接线是正确的;如果其中一组,例如 UCA 和 UBA 的数值相差不大,而

另外两组,UAC 和 UBC,UCB 和 UAB 中的数值差别较大,则说明 A 相绕组接反了。其原理 分析如下: 如果 AB 两相的绕组都没有接反,当在 AB 两端施加一个交流电压时,其产生的 磁场分布如图 1 所示,其合成磁场的方向与 C 相绕组的方向重合,在 C 相绕组中不产生电 势,因此 UAC=UA,UBC=UB,而电压 UAB 基本上是在 A、B 两相绕组间平均分配的,因此测 得的电压 UAC 和 UBC 基本相等。但是,当有一相,如 B 相接反了时,在 AB 之间加上一个 电压以后,其产生的磁场就发生了变化,如图 2 所示,AB 两相合成磁场与 C 相绕组的方向 垂直,将在 C 相中产生一个的电势 EC,EC=-UC。此时,|UAC|=| UA -UC|=| UAB- UC|=| UAB+EC|,|UBC|=| UB -UC|=|- UAB-UC|=| UAB-EC|,由于电势 EC 的方 向与 UAC 的方向一致,所以|UAC|>|UBC|。下面是一台 380V Y 连接三相异步电机定子绕组 的验证测试数据:

由以上两个表格可以看出,当三相绕组连接正确时,在任意两相之间施加一个电压(表 中带下划线的数字为外部施加电压的值),分别测量第三相和这两相中每一相之间的电压, 你会发现这两个电压基本是相等的;而如果其中一相接反,你会发现:如果接反相是施加电 压中的一相时,分别测量第三相和这两相中每一相之间的电压,这两个电压的压差增大,约 为施加电压的 5%~10%( , ),而且有接反绕组的两相的相间电压减小。 2.1.3 中性点引出的 Y 连接定子绕组 这种电机的绕组有四个引出端, 可以采用上述两种方法中的任意一种, 来验证其绕组连 接的正确性。 2.1.4 只有首端引出的 Δ 连接的定子绕组 对于 Δ 连接的电动机,当外部端子确定以后,其内部的连接如图 3 所示,其测量原理 如下:如果三相绕组连接正确,当在其中的两相之间,例如 AB 之间施加一个电压时,其产 生电场的分布情况见图 4,从图中可以看出 Φb,Φc 的大小是相同的,因此测量出的电压 Uac(=Uc)和 Ubc(=Ub)也基本是相等的。但是当其中的一相,如 B 相接反了时,情况 就发生了变化,不考虑 A 相绕组磁场对 B、C 两相绕组影响时的磁场分布如图 5 所示,由于 B 相绕组和 C 相绕组中流过的是同一个电流,所以 Φc1,Φb1 的大小是相同的,但从图中明 显可以看出 Φa 对 B 相绕组起去磁作用,而对 C 相绕组起助磁作用,从而使最终的 B 相磁 通 Φb 小于 C 相的磁通 Φc,进而导致 Ub<Uc,即 Ubc<Uac。。下面是一台 6 个端子全部引 出的 380V Δ 连接三相异步电机定子绕组的验证测试数据:

由以上两个表格可以看出,当三相绕组连接正确时,在任意两端子之间施加一个电压(表中 带下划线的数字为外部施加电压的数值) , 分别测量第三个端子和这两个端子之中每一个端 子之间的电压,你会发现这两个电压基本是相等的;而如果其中一相接反,你会发现:如果 接反相的绕组是与另一个绕组串联共同来承受外部施加电压时, 分别测量第三个端子和这两 个外施电压端子中每一个之间的电压,这两个电压的压差明显增大,约为外施电压的 5%~ 10%( , ),而且与接反绕组两端直接连接的两个端子的测量电压减小。从以上我们也 可以看出测量 Δ 连接绕组与 Y 连接绕组的不同: 当在两个端子之间施加电压时, Y 连接只有 两个绕组中流过电流,绕组无论接反与否,电压都将在二者之间平均分配,只是当有一个绕 组接反时,第三个绕组中将感应出电势,从而影响测量结果;而当在 Δ 连接绕组的两个端 子之间施加电压时,三个绕组中都将流过电流,三个绕组之间将相互影响,但是,只有当接 反的绕组和另外一个绕组串联跨接在外加电源的两个端子之间时, 才会影响到这两个绕组之 间的电压分布,使两个绕组间的电压分布不均匀性增大。 3 双绕组电动机定子绕组连接极性及其正确性的判别方法 3.1 首尾两端全部引出的定子绕组 对于首尾两端全部引出的双绕组电动机, 可以采用上面介绍过的任何一种方法来测量每 一组绕组首尾两端标注的正确性,由于两组绕组之间在工作中可能作如图 6 所示的 Y 和双 Δ 等方式的连接,此时必须测量出同一相两个绕组之间的极性关系,以便做出正确的连接。 方法是采用上面介绍过的甲电池和毫伏表(毫安表)法,但是需要注意的是,测量的结果应 当是同相两个绕组的首端是同名端,这一点与异相之间的测量结果不同。 3.2 一组绕组首尾两端全部引出而另一组绕组内部做 Y 连接只引出首端的定子绕组 对于这两组绕组,可用上面介绍过的方法分别测量出 Y 绕组连接的正确性和首尾两端

全部引出的绕组的首尾两端标注的正确性。 由于工作时, 两组绕组之间可能有不同的连接方 式,如双 Δ 连接、双 Y 连接和 Y 连接等,因此有必要确定出属于同一相的两个绕组和两个 绕组的首端。但是由于这种双绕组电机内部绕组排列的复杂性,尽管我尝试过许多方法,仍 然没有找到一种满意的测试方法。 4 试验中应注意的事项 在实际的测试工程中,对于 6KV 和 10KV 的高压电机,可以直接加 220V 或 380V 的电 压进行测试。对于低压电机,应使用调压器,逐渐调高电压,在此过程中,应注意听转子发 出的嗡嗡声,声音较大时,应停止升压,而且加压时间不易过长,以免损坏电机。如果可能 的话,施加的电压应尽可能大一些,这样测试结果的误差会少一些,有利于对问题的分析。 5 结论 实际上,三相异步电动机定子绕组的连接方式远远不止这些,有些还相当复杂,但是通 过参考上面介绍的方法,对你找到正确的测试方法将有所帮助。而且工作中,对于接线端子 搞乱了的时候,或者电机由于运行时间过长,端子标号不清楚的情况,通过使用上面介绍的 方法,就会很容易地把问题解决掉。


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