第十六讲──电镀中一些交流电器的使用要求(一)

袁诗璞

【电镀基础讲座】

第十六讲──电镀中一些交流电器的使用要求(一)

袁诗璞

电镀除必须用到第十五讲所述直流电源外，还会遇到不少交流电器。常用交流电器的基本原理和使用要求也是电镀工作者必备的基本知识，其中涉及电工学的许多方面，本讲择其要点加以介绍。

1 三相四线制供电

我国规定使用三相四线制供电。无论高压输电还是经电力变压器降压为市电的均如此。三相四线制供电有三根火线(相线)，分别为A、B、C三相，三相相互间有 120°相位差，均为正弦波形变化；另一根为零线。用试电笔测定，接触三根火线时氖管会发光；零线若与大地相通且接触良好，则试电笔氖管不发光(若与大地断线，测插座中零线插孔，试电笔氖管也发光，此时可判定零线未接好或断线)。

任意两根火线之间的电压称为线电压，以U线表示；任何一根火线与零线之间的电压称为相电压，用U相表示。一般地，

如我国标准相电压为 220 V，则线电压为 1.73 × 220 V = 380 V。当U线为190 V时，U相为110 V；当U线为220 V时，U相为127 V。

正弦交流电的变化周期为0.02 s，则频率为50 Hz。国外有采用60 Hz的。一般家用电器50 Hz与60 Hz可通用，但60 Hz的电动机接50 Hz供电时，转速会下降，电机发热加重。

电源用电插座上有两孔、三孔、四孔的三种。老式插座为圆孔，现均改为长方形孔。两孔的肯定是单相220 V的插座，三孔的也应是单相的。正对插孔看，三孔的上方一孔应为电器外壳保护接地用孔，其余二孔的规范接法应为“左零右火”。四孔插座为动力供电用，接三相电器：上方一孔接零线，其余三孔分别接A、B、C三根火线。

2 单相电器

将任意一根火线与零线组合，则成为单相电路，适于单相电器使用，我国标准为220 V。照明器材为单相电器。按规定，应从配电房用专线输出作照明用，照明用电与三相动力用电分别由电度表计量，收费标准不一样，分别计价。动力电收费有的地方采用“分时计价”，在夜晚用电低峰时间的电费低于白天用电高峰期，以鼓励低峰用电。热处理、电烘箱、电加热器多的，夜班作业或晚上进行电加热，则分时计价划算些。单相电动机、一般手持式电动工具、单相电加热器、单相整流器应接单相电路。

电动机起动时要有旋转磁场才可能转动。由于单相电路本身不产生旋转磁场，在单相电机中有一组定子绕组供接电容器用。接上适当容量的无极性电容器后，由于电容器的“裂相”作用，会产生一旋转磁场，使单相电机旋转起来。故该电容器称为“起动电容”。当单相电动机通电后不转时，应先检查起动电容是否损坏，不要轻易更换电机。一般单向电动机的旋转方向是固定不变的。若单相电动机接线盒内有6个接头，则按图 1所示改接一下，可改变单相电动机的转向。其中，U1、U2内部接主绕组，W1、W2接副绕组，V1、 V2接外部起动电容器。

图1 单相电动机的正反转接法Figure 1 Connection of single-phase motor

手电钻等电动工具内部有电刷，若电刷磨损后接触不良、不转动，应及时更换。

3 三相电器

采用三相动力电供电的电器称为三相电器，如三相电动机、三相调压器、三相变压器、三相整流器、三相电加热器等。

3. 1 三相电器的使用接法

3. 1. 1 星形接法

如图2所示，三相电动机的铸铁接线盒内有6个排成两排的螺栓接头及 3个铜质连接片。当用连接片将上排3个螺栓连接在一起接零线，下排3个螺栓分别接供电的三根火线时，则电机内部定子内 3个绕组的尾端x、y、z连接在一起，称为中性点；而3个绕组的始端A、B、C接输入A、B、C三相。这种接法称为星形接法，以Y表示。星形接法时，线电流 = 相电流，线电压 = 3相电压。

图2 三相电器的星形接法Figure 2 Star connection of three-phase electric appliances

星形接法时，当三相负载完全对称，且 3个相电压一致时，理论上零线无电流流过。当三相电器铭牌上标有380 V/220 V(三相电器铭牌上的标识电压均指线电压)、Y/△形时，因我国规定线电压为380 V，故应采用星形(Y形)接法。

3. 1. 2 三角形接法

如图3所示，若将三相电动机接线盒内6个螺栓用3个铜质连接片分别上下相连，接三根火线，则电机定子内3个绕组的首端与末端相连，即A–z、B–x、C–y相连，则成为三角形接法，以△表示。三角形接法时，线电压 = 相电压，线电流 = 3相电流。

图3 三相电器的三角形接法Figure 3 Delta connection of three-phase electric appliances

若三相电器铭牌上标有380 V/△形，必须接成三角形。若标有380 V/220 V、Y/△，则只有当线电压为220 V时，才接成△形。此时若误接为Y形，则线电压为220 V时，相电压只有127 V。相电压低了，非但不能正常工作，而且容易烧坏三相电器。在我国，三角形接法用得较少。

对三相电器进行接线时，务必看清铭牌上的标志，按要求接线，切不可乱接。

3. 2 三相电动机

抛光机、过滤机、抽风机等广泛采用三相电动机。三相电动机种类很多，用得最多的是三相鼠笼式异步电动机。单相电动机多只适用于小功率电机，否则体积太大，且易造成三相负荷严重失衡。三相电动机的结构确定了其通入三相电流后，电机定子内会自动产生旋转磁场，使转子转动，不必如单相电机那样需接起动电容。

三相电动机的旋转方向取决于通入三相交流电的“相序”，改变相序即可改变旋转方向。方法为调换任意两根火线的接入。多数电镀用三相电机都有旋转方向的要求。对于抛光机，转向正确时，磨轮或抛光轮会越旋越紧；转向错了则会飞落下来，引发事故。对于过滤机，转向不合标志的转向要求时，压力和流量很小。对于抽风机，转向不正确时，虽也能抽风，但风力非常小。对于滚镀机，若滚桶孔眼钻成直孔，则转向无要求；若是钻成斜孔，则转向必须调成镀液易从孔压入的方向，以利于滚筒内外镀液的交换。

对转向有要求的，应在工作前先短时间通电，电机转动后立即断电，看电机转向正确与否。若不正确，应换接两火线，将转向纠正过来。注意：由于过滤机泵不允许空转干磨，因此应对过滤机灌引水后再试。

对在使用中电动机转向需要变化的，一般机床的进刀、退刀通过倒顺开关来换相；电动葫芦、行车等的进、退、升、降，则是通过两个交流接触器的交互吸放来实现转向。

3. 3 电加热器

电加热器因功率不同，而有 3种供电设计：单相两根线接220 V电压的，一根接火线，一根接零线；两线380 V的，两根线均接火线；三线380 V的，三根线均接火线，一般内部3组电热丝接成星形接法。故购买和接线时应先弄清楚。若将两线220 V的接成380 V，则电热丝过热，很快烧坏；若将两线380 V的误接为单相220 V，则加热功率大大下降。

3. 4 使用三相电器时应注意的问题

3. 4. 1 严禁缺相运行

若到达三相电器的三根火线中有一根无电，则成为缺相运行。缺相原因可能有：市电供电缺相，一相的保险丝(片、管)熔断，各种三相开关一相接触不良，接线处接触不良，三相接触式调压器一相碳刷磨损过度而接触不良，交流接触器一组主触点烧蚀等。

3. 4. 1. 1 三相电动机

当三相异步电动机缺相时，空载情况下将无法起动，转子左右摆动，有强烈的“嗡嗡”声。若有负载(多数情况下均接有负载)在运行中突然缺相，电动机仍能转动，但出力大大降低。缺相后三相变成了380 V单相，三相旋转磁场变成了单相脉动磁场，其正反磁场比原来降低很多，而反向磁场又会产生反向制动转矩，更抵消了原本已减小的正向转矩，使电动机出力更加降低，但负载并未减小，此时定子电流势必大增，带不动负载，输入的电能全部转化为热能，电机过热，冒烟、烧毁(反向磁场更引起附加损耗而加剧发热)。

电动机的绝大部分损坏均由缺相运行造成。故对功率较大的电机及更换很麻烦的用于抽取地下水的深井泵电机，应加装具有缺相、过流、短路保护功能的电机自动电子保护器(按电机功率选择，按使用说明书接线)。

3. 4. 1. 2 三相变压器

三相变压器缺相时，若原边与付边按△/Y接线的，使低压侧(降压变压器的付边)二相电压降低一半，一相正常；若接成Y/Y时，低压侧一相断电。对电力变压器造成供电不正常，引起用电器工作不正常或损坏；对三相整流器造成输出直流纹波数大增或波形残缺，其恶果在上一讲中已讨论过。

3. 4. 1. 3 三相电加热器

对于二根火线的380 V电加热器，未用的一相缺相，不影响加热；所用二相任缺一相则无法加热。对于单相电加热器，所用一相缺相则无法加热；对于三相电加热器，缺一相时加热功率大大下降；缺两相则成为单相加热器，此时Y形接法的若中性点未接零线，也无法加热。缺相均使加热功率下降或导致无法加热。

当电加热器设有自动温控时，温控器供电一相缺相，无法自动控温；交流接触器若线圈供电缺相，则不能吸合，无法加热。对于冷却设施，缺相造成制冷机组无法正常工作时，不能制冷。

3. 4. 2 三相电压不平衡

若三个220 V相电压差值大于15%，则三相电压明显不平衡。

一般三相用电器在设计时都是三个对称的负载。星形接法时，三个平衡负载下零线无电流通过。若三相电压不平衡，则零线上有较大电流流过。若零线过细烧断，则单相电器无法工作。三相电压不平衡时，电压过高一相负载的电流增大，引起过热，易损坏。电压低的相，造成电动机出力小，反而易发热。对于三相变压器，付边输出电压也不平衡；对整流器而言，加大了输出直流的纹波系数。

（未完待续）

第十五讲思考题的参考答案：

1.直流纹波系数过大的，镀液与外电路发热量加大。不同工艺要求不同的直流纹波系数。对要求低纹波系数的工艺，纹波系数大会直接影响电镀效果与质量，增大返修率。

2.高频开关电源的振荡频率与输出峰值基本不变，多数采用调整方波脉冲占空比(PWM技术)来改变平均电压和电流的大小。

3.高频开关电源节电与否主要取决于整流效率及输入交流的功率因数：整流效率越高，输入交流的功率因数越接近于1，则越节电。

[ 编辑：温靖邦 ]