變壓器及三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)繞組極性的自動(dòng)測試電路設(shè)計(jì)

黃松峰 梁鋒林 邱興陽

摘 要： 提出了一種新的變壓器及三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)繞組極性自動(dòng)測試方法。設(shè)計(jì)的自動(dòng)測試系統(tǒng)以電磁感應(yīng)為理論基礎(chǔ)，電子電路制作為主體，繞組極性自動(dòng)測試為目的。結(jié)果表明，系統(tǒng)具有體積小、攜帶方便、操作容易、顯示明確等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞： 變壓器； 三相感應(yīng)電機(jī)； 極性； 自動(dòng)測試

中圖分類號(hào)： TM 346，TM 406 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)： 1671-2153（2015）01-0073-03

0 引 言

變壓器極性是用來標(biāo)志在同一時(shí)刻初級繞組的線圈與次級繞組的線圈彼此電位的相對關(guān)系。變壓器線圈繞向決定其極性，繞向方向改變，極性跟著改變。變壓器在獨(dú)立使用時(shí)不用考慮極性，但如果進(jìn)行串并聯(lián)使用，就必須先確定變壓器繞組的極性，不能搞錯(cuò)，使用時(shí)連線不能接錯(cuò)，否則變壓器不能正常工作，還可能燒毀變壓器及用電設(shè)備[1]。而三相感應(yīng)電機(jī)的繞組要按一定的規(guī)律首尾連接，形成Y或△接線。在使用新電機(jī)或重新繞制的電機(jī)時(shí)，必須進(jìn)行繞組極性檢查，以確保其連接的正確性，否則電機(jī)不能正常運(yùn)行，還會(huì)導(dǎo)致繞組發(fā)熱燒毀電機(jī)[2]。

傳統(tǒng)變壓器及三相感應(yīng)電機(jī)的極性測試方法是采用直流法和交流法，三相電機(jī)還有燈光熄滅法、剩磁感應(yīng)法、運(yùn)行電流法等[3-4]。傳統(tǒng)方法雖然很多，但測試不夠方便，結(jié)果顯示不夠明確。本文設(shè)計(jì)的繞組極性自動(dòng)測試系統(tǒng)是在傳統(tǒng)測試方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出的新穎測試電路，改善傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)，具有操作方便、容易讀取的優(yōu)點(diǎn)。

1 繞組極性自動(dòng)測試系統(tǒng)

1.1 繞組極性自動(dòng)測試系統(tǒng)的工作原理

變壓器極性自動(dòng)測試系統(tǒng)框架如圖1（a）所示。當(dāng)單脈沖電路發(fā)出脈沖信號(hào)時(shí)，晶體管將觸發(fā)導(dǎo)通，變壓器一次繞組被瞬間激磁，二次繞組將產(chǎn)生感應(yīng)電勢。在變壓器的二次繞組兩端分別接一個(gè)比較電路，經(jīng)比較電路比較后輸出信號(hào)，然后通過顯示電路來指示繞組的極性。同理，三相感應(yīng)電機(jī)的繞組極性測試與變壓器的極性測試類似，在測試前，用萬用表測出三相電機(jī)的每一相繞組，把其中的兩組繞組的首尾端接到自動(dòng)測試電路中，就能測出它們的首尾端，而三相電機(jī)有三組繞組，需測兩次。所以只要在自動(dòng)測試系統(tǒng)框架中增加兩組比較電路和顯示電路，就能同時(shí)判別出三相電機(jī)繞組的首尾端極性。三相感應(yīng)電機(jī)測試系統(tǒng)框架如圖1（b）所示。

1.2 繞組極性自動(dòng)測試系統(tǒng)中單元電路的設(shè)計(jì)

1.2.1 單脈沖電路設(shè)計(jì)

單脈沖電路是給變壓器一次繞組（電機(jī)任一繞組）加激磁信號(hào)，當(dāng)電路處于初始狀態(tài)時(shí)（如圖2所示）， U1B的輸出6腳為低電平，此時(shí)Q1不導(dǎo)通，待測變壓器一次側(cè)沒有受到激磁的作用，二次側(cè)不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢。當(dāng)按下K1（即開關(guān)撥向START端時(shí)），6腳的輸出電壓翻轉(zhuǎn)為高電平，此時(shí)Q1導(dǎo)通，變壓器一次側(cè)瞬間被激磁，二次側(cè)立即產(chǎn)生感應(yīng)電勢。

1.2.2 比較電路設(shè)計(jì)

比較電路如圖3所示。圖3中，當(dāng)變壓器二次側(cè)繞組（電機(jī)的另外兩組繞組）產(chǎn)生感應(yīng)電勢，繞組兩端將有電位產(chǎn)生，將這兩個(gè)電位與設(shè)定的參考電位進(jìn)行比較，比較的結(jié)果不是高于就是低于參考電位。高于參考電位輸出高電平，反之輸出低電平。三相感應(yīng)電機(jī)繞組極性測試，只需增加兩組比較電路。

1.2.3 顯示電路設(shè)計(jì)

顯示電路采用LED來進(jìn)行指示，本文只描述其中一端的顯示原理，其電路如圖4所示。圖4中，在進(jìn)行測試時(shí)，要先按下顯示電路的“CLEAR”按鈕，此時(shí)LED1亮LED2滅。顯示電路輸入接比較電路的輸出信號(hào)端，若比較器輸出信號(hào)端為高電平，利用D型觸發(fā)器的S端接高電平置“1”的特性，使D觸發(fā)器的輸出Q端為高電平，同時(shí)Q 端為低電平。通過電路工作原理可知，此時(shí)LED1會(huì)滅掉，而LED2會(huì)亮起，這時(shí)表示變壓器繞組該端的極性為“+”，否則為“-”。而三相感應(yīng)電機(jī)繞組極性測試根據(jù)楞次定律可知，與變壓器極性測試是不一致的，但兩者使用的方法不盡相同，只是其顯示電路的結(jié)果要與變壓器繞組極性的顯示結(jié)果剛好相反。

2 結(jié)果與分析

2.1 變壓器的極性測試

根據(jù)上述原理制作出測試儀器，并以220V/15V變壓器進(jìn)行測試，將待測變壓器的一次側(cè)繞組兩端接圖1（a）中的P （假定為“+”）和P（假定為“-”），而將變壓器二次側(cè)繞組接S和S，實(shí)驗(yàn)測試的配置如圖5所示。測試步驟如下：

（1） 按下“CLEAR”清除鍵，將系統(tǒng)設(shè)定為初始狀態(tài)。此時(shí)LED1和LED3亮（“-”端），LED2和LED4滅。

（2） 按下“START”開始鍵，繞組極性測試開始。

（3） LED燈顯示結(jié)果。LED2、LED4一亮一滅，亮的是“+”端與假定一次側(cè)P端同極性。

2.2 三相感應(yīng)電機(jī)繞組極性測試

首先用萬用表測出每一相繞組，任意假設(shè)一組繞組為一次繞組，將此繞組接至圖6的P和P端，另外兩組繞組分別假定為二次繞組，分別接到三相感應(yīng)電機(jī)繞組極性配置圖中的S和S以及T和T端點(diǎn)，完成測試前的準(zhǔn)備工作，然后按下列步驟進(jìn)行極性測試：

（1） 按下“CLEAR”清除鍵，將系統(tǒng)設(shè)定為初始狀態(tài)。此時(shí)LED1、LED3和LED5、LED7亮（“-”端），LED2、LED4和LED6、LED8滅。

（2） 按下“START”開始鍵，繞組極性測試開始。

（3） LED燈顯示結(jié)果。LED1、LED2和LED3、LED4兩組燈中的LED2、LED4會(huì)出現(xiàn)一亮一滅，滅的是“+”端與假定一次側(cè)P端同極性。同樣LED5、LED6和LED7、LED8兩組燈中的LED6、LED8也會(huì)出現(xiàn)一亮一滅，滅的也是“+”端與假定一次側(cè)P端同極性。

3 結(jié)束語

變壓器與三相感應(yīng)電機(jī)是諸多電氣設(shè)備的動(dòng)力來源，其重要性不言而喻。然而這兩種設(shè)備存在著繞組極性的問題，在使用時(shí)必須先對兩種設(shè)備的繞組極性進(jìn)行測試，判別初次級繞組間端點(diǎn)的極性關(guān)系，避免因極性接錯(cuò)而造成設(shè)備的損壞。傳統(tǒng)變壓器和三相感應(yīng)電機(jī)繞組極性的測試方法很多，但測試不夠方便，測試結(jié)果指示不夠明確。本文所闡述的繞組極性測試方法是以傳統(tǒng)方法為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出能進(jìn)行繞組極性自動(dòng)測試的電子電路，改善傳統(tǒng)測試方法的不足。電路具有體積小、攜帶方便、操作簡單、顯示明確等優(yōu)點(diǎn)。本文所設(shè)計(jì)的電路還具有一定的實(shí)際操作意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳克勤. 變壓器極性與接線級別[M]. 中國電力出版社，2006.

[2] 南京航空大學(xué). 三相感應(yīng)電機(jī)設(shè)計(jì)[M]. 南京：南京航空大學(xué)出版社，2002.

[3] 吳敏. 三相電動(dòng)機(jī)繞組首末端的判別[J]. 重慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004（3）：122-123.

[4] 楊子增. 淺析三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組首末端判別的方法[J]. 水利采煤與管道運(yùn)輸，2008（6）：71-73.

（責(zé)任編輯：徐興華）