異步電動機定子繞組極性及相序試驗方法的分析

王達宇

[摘要]本文闡述了電動機定子繞組極性及相序的試驗方法及原理，并對《高壓電氣設備試驗方法》（第二版）（四川省電力試驗研究院）一書中用直流感應法測繞組首尾頭出現錯誤的原因進行了分析。

[關鍵詞]定子繞組極性相序

異步電動機定子繞組極性試驗方法

1.1直流感應法

在電動機定子的一相繞組中通以脈沖電流時，另外兩相繞組由于互感作用產生相應的感應電勢，根據脈沖電流和感應電勢的方向，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兩極，另選一繞組接至直流毫伏表的正負兩級，當合上開關S時，脈沖電流通過繞組AX，并在BY和CZ繞組中感應出電勢，使直流毫伏表偏轉。若直流毫伏表指針向反方向偏轉，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，則接直流毫伏表負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

測量時應注意以下兩點：

繞線式電機轉子繞組開路時，感應電壓可達200V左右，應適當選擇表計。

20KW以上的鼠籠式電機或轉子短路的繞線式電機，感應電壓雖然僅幾十伏，但一次電流可達幾十安，應適當選擇電源或調壓器。

1.3如果繞組頭尾有標號可按此方法驗證

測量時，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相加壓時所測得的結果應符合表1－1的規律。

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）

1.4.關于書中直流感應法確定電機首尾頭與現場實際情況不符的原因分析

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

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

按《高壓電氣設備試驗方法》（第二版）（四川省電力試驗研究院）書中得到的結論，定子三相繞組之間為減極性關系；按現場實際情況得出的結論，定子三相繞組之間為加極性關系。現具體分析定子三相繞組之間的極性關系：

1.4.1從定子旋轉磁場產生的原理分析繞組間極性關系

在三相異步電動機的定子鐵心中放置三組結構完全相同的繞組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，則在定子與轉子的空氣隙中產生一個旋轉磁場。

從旋轉磁場產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電角度進行布置，其目的是使每相繞組產生的磁場相加合成旋轉磁場。因此判斷定子三相繞組之間為加極性關系。

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）按電機的實際轉向盤動轉子，若毫伏表指針正向偏轉，則上述相序正確。若毫伏表指針反向偏轉，則說明相序錯誤，將假定的A、C相互換即可。

2.2判斷方法的原理

定子內的磁場分布如圖2－1所示：

圖2－1定子內磁場分布圖2－2三相對稱電流分布圖

由圖可以看出，此時IC＞0IB＜0IA＝0。在圖2－2中找到對應點為0點。因轉子旋轉方向與磁場旋轉方向相同，轉子盤動后，轉子中的剩磁在A相繞組中感應出電勢，產生的感應電勢的方向與旋轉磁場的方向相反。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。如假定的相序錯誤，電流由A相首端流入。毫伏表指針反向偏轉。

3.結語

電動機定子三相繞組按一定規律分布在定子鐵芯圓周上。若將繞組的頭尾接錯，則通入平衡三相電流時，不但不能產生旋轉磁場，甚至還會損壞電機。若三相繞組相序接反，則可能帶壞驅動的機械設備。為了保證電動機安全運行，必須進行極性及相序檢查。

注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。