基于單相電磁感應(yīng)的三相異步電動機轉(zhuǎn)向預(yù)判原理探究

何李榮 朱效勇 茹福建

摘要：對于電機轉(zhuǎn)向識別技術(shù)，理論上可分為在線識別和離線識別。電機離線轉(zhuǎn)向識別可在電機接線前預(yù)判電機的轉(zhuǎn)向，保障電機接線一次正確，有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。本文從異步電動機的轉(zhuǎn)向決定因素分析出發(fā)，找到電機的內(nèi)部繞組布置順序和接入的電源相序共同決定電機轉(zhuǎn)向?；陔姶鸥袘?yīng)原理，分別探究Y型接線和△型接線異步電動機的轉(zhuǎn)向識別方法，并歸納總結(jié)一個普適性的三相異步電動機轉(zhuǎn)向預(yù)判原理圖及操作方法。

關(guān)鍵詞：異步電動機、轉(zhuǎn)向預(yù)判、單相電磁感應(yīng)

1異步電動機轉(zhuǎn)向預(yù)判的必要性

三相異步電動機廣泛地應(yīng)用于拖動各種機械設(shè)備，而且各種機械設(shè)備往往對電動機都有旋轉(zhuǎn)方向的要求。對于電機轉(zhuǎn)向識別技術(shù)，理論上可分為在線識別和離線識別。電機轉(zhuǎn)向在線識別是指將電機通電啟動后，通過檢查電機的轉(zhuǎn)動部分來確定旋轉(zhuǎn)方向的一種方法。一般情況下，電機在線試轉(zhuǎn)向需要將電機與機械設(shè)備脫離，試完轉(zhuǎn)向后，才能將電機與機械設(shè)備連接，所以電機安裝到現(xiàn)場后，不能第一時間連接機械設(shè)備，而是需要單獨出試驗票對電機進行試轉(zhuǎn)向。當(dāng)遇到電機反轉(zhuǎn)時，還得重新隔離電源，調(diào)整電機電源接線，才能進行機械連接。這一過程，流程復(fù)雜，耗費人力物力。對于某些特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)備，其電機與設(shè)備不可分離時，采用在線試轉(zhuǎn)向的辦法有可能造成設(shè)備損壞。電機轉(zhuǎn)向離線識別是指電機在不需要通電啟動的情況下，通過技術(shù)方法預(yù)判電機轉(zhuǎn)向的一種方法。由于電機離線轉(zhuǎn)向識別可在電機接線前預(yù)判電機的轉(zhuǎn)向，可一次性保障電機接線的正確性，其技術(shù)明顯優(yōu)于電機在線識別。

2異步電動機的轉(zhuǎn)向決定因素

以集中繞組的2極電機為例，假定三相異步電機內(nèi)部繞組的布置及其連接方式如圖1所示。

該電機的三相繞組分別為U相（U1-U2）、V相（V1-V2）、W相（W1-W2），其中把U1/V1/W1分別命名為U/V/W相繞組的“首端”，則U2/V2/W2為各相繞組的“尾端”;當(dāng)把U2/V2/W2連接在一起，U1、V1、W1分別引出連接三相電源，則該電機為Y型連接。當(dāng)把U1/W2、V1/U2、W1/V2分別連接，并從U1、V1、W1分別引出連接三相電源，則該電機為△連接[1]。不管是Y型接線或是△型接線，當(dāng)接入到電機內(nèi)部繞組（U1/V1/W1）的電源相序為A/B/C（即正序電源）時，電機的旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒂呻姍C內(nèi)部繞組（U1/V1/W1或U2/V2/W2）的布置順序決定。圖1所示的電機內(nèi)部繞組的布置順序為順時針，如果接入A/B/C相序（正序）電源時，該電機將順時針旋轉(zhuǎn)，如果接入的電源相序不是A/B/C相序，該電機將逆時針旋轉(zhuǎn)。由此，一臺三相異步電動機的轉(zhuǎn)向由電機的內(nèi)部繞組布置順序以及接入的電源相序決定，兩者改變其一，電機轉(zhuǎn)向?qū)l(fā)生改變。

3Y型接線的三相異步電動機的轉(zhuǎn)向識別原理

Y型接線的三相異步電動機的轉(zhuǎn)向識別原理見圖3和圖4（注：試驗接線時，電機內(nèi)部繞組的布置情況實際是看不到的，但電機內(nèi)部繞組的布置順序只有順時針和逆時針兩種情況，其圖3是假定電機內(nèi)部繞組按順時針布置;圖4假定電機內(nèi)部繞組按逆時針布置）。

對圖3進行分析：當(dāng)接通圖3中的開關(guān)時，直流毫伏表將會有一個固定正偏指示（U相的分壓），同時電機內(nèi)部將形成如圖3所示的電流方向及其磁場方向。此時如果順時針盤動電機轉(zhuǎn)子時（即盤動方向與三相繞組的布置順序相同），W相繞組將切割磁力線，由電磁感應(yīng)右手定則可判別出W相繞組將產(chǎn)生由W相流向中性點的感應(yīng)電動勢，該電動勢與原U相分壓方向相同，因此直流毫伏表指示將出現(xiàn)增加;反之，如果逆時針盤動電機轉(zhuǎn)子時（即盤動方向與三相繞組的布置順序相反），W相繞組將產(chǎn)生由中性點流向W相的感應(yīng)電動勢，該電動勢與U相分壓方向相反，因此直流毫伏表指示將減小。同理，對圖4進行分析，同樣可以得出“當(dāng)盤動電機轉(zhuǎn)子的方向與三相繞組的布置順序相同時，直流毫伏表的指示將增大;當(dāng)盤動電機轉(zhuǎn)子的方向與三相繞組的布置順序相反時，直流毫伏表的指示將減小”的結(jié)果。

4△型接線的三相異步電動機的轉(zhuǎn)向識別原理

△型接線的三相異步電動機的轉(zhuǎn)向識別原理見圖5和圖6：（其中圖5的電機繞組假定按順時針布置;圖6的電機繞組假定按逆時針布置）

對圖5進行分析：當(dāng)接通圖5中的開關(guān)，直流毫伏表將會有一個固定正偏指示（W相的分壓），同時電機內(nèi)部將形成如圖5所示的電流方向及其磁場方向。此時如果順時針盤動電機轉(zhuǎn)子（即盤動電機轉(zhuǎn)子的方向與三相繞組的布置順序相同），可分析出W相繞組中的磁力線將增加，根據(jù)楞次定律，W相將產(chǎn)生由W1流向W2的感應(yīng)電動勢，W相的感應(yīng)電動勢方向與原W相分壓方向相同，因此直流毫伏表指示將增加;反之，如果盤動電機轉(zhuǎn)子的方向與三相繞組的布置順序相反時，直流毫伏表的指示將減小。同理，分析圖6，同樣可以得出“當(dāng)盤動電機轉(zhuǎn)子的方向與三相繞組的布置順序相同時，直流毫伏表的指示將增大;當(dāng)盤動電機轉(zhuǎn)子的方向與三相繞組的布置順序相反時，直流毫伏表的指示將減小”的結(jié)果。

5三相異步電動機轉(zhuǎn)向預(yù)判接線原理及判斷

（1）按圖接線;（2）合上開關(guān)，直流毫伏表將產(chǎn)生固定正偏;（3）盤動電機轉(zhuǎn)子：當(dāng)直流毫伏表指示增大時，說明該電機繞組如果按照假定電源相序接入時（即U/V/W相繞組接入的電源相序是A/B/C相序），電機將按盤動方向旋轉(zhuǎn);反之，當(dāng)直流毫伏表指示減小時，說明該電機繞組按照假定電源相序接入，電機將按盤動的反方向旋轉(zhuǎn)。

以上展示的是一種三相異步電動機轉(zhuǎn)向預(yù)判接線原理，屬于一種原理性分析探究。在實際應(yīng)用時，我們需要綜合考慮直流電源電壓、毫伏表量程與精度、電機功率范圍、儀器功耗及續(xù)航、元器件散熱、設(shè)備可靠性、結(jié)果顯示等多種因素的影響，并在儀器設(shè)計時妥善處理。

參考文獻：

[1]喬長君.電動機檢修速查手冊.化學(xué)工業(yè)出版社，2009.