变压器及三相感应电动机绕组极性的自动测试电路设计

黄松峰 梁锋林 邱兴阳

摘 要： 提出了一种新的变压器及三相感应电动机绕组极性自动测试方法。设计的自动测试系统以电磁感应为理论基础，电子电路制作为主体，绕组极性自动测试为目的。结果表明，系统具有体积小、携带方便、操作容易、显示明确等优点。

关键词： 变压器； 三相感应电机； 极性； 自动测试

中图分类号： TM 346，TM 406 文献标志码： A 文章编号： 1671-2153（2015）01-0073-03

0 引 言

变压器极性是用来标志在同一时刻初级绕组的线圈与次级绕组的线圈彼此电位的相对关系。变压器线圈绕向决定其极性，绕向方向改变，极性跟着改变。变压器在独立使用时不用考虑极性，但如果进行串并联使用，就必须先确定变压器绕组的极性，不能搞错，使用时连线不能接错，否则变压器不能正常工作，还可能烧毁变压器及用电设备[1]。而三相感应电机的绕组要按一定的规律首尾连接，形成Y或△接线。在使用新电机或重新绕制的电机时，必须进行绕组极性检查，以确保其连接的正确性，否则电机不能正常运行，还会导致绕组发热烧毁电机[2]。

传统变压器及三相感应电机的极性测试方法是采用直流法和交流法，三相电机还有灯光熄灭法、剩磁感应法、运行电流法等[3-4]。传统方法虽然很多，但测试不够方便，结果显示不够明确。本文设计的绕组极性自动测试系统是在传统测试方法的基础上，设计出的新颖测试电路，改善传统方法的缺点，具有操作方便、容易读取的优点。

1 绕组极性自动测试系统

1.1 绕组极性自动测试系统的工作原理

变压器极性自动测试系统框架如图1（a）所示。当单脉冲电路发出脉冲信号时，晶体管将触发导通，变压器一次绕组被瞬间激磁，二次绕组将产生感应电势。在变压器的二次绕组两端分别接一个比较电路，经比较电路比较后输出信号，然后通过显示电路来指示绕组的极性。同理，三相感应电机的绕组极性测试与变压器的极性测试类似，在测试前，用万用表测出三相电机的每一相绕组，把其中的两组绕组的首尾端接到自动测试电路中，就能测出它们的首尾端，而三相电机有三组绕组，需测两次。所以只要在自动测试系统框架中增加两组比较电路和显示电路，就能同时判别出三相电机绕组的首尾端极性。三相感应电机测试系统框架如图1（b）所示。

1.2 绕组极性自动测试系统中单元电路的设计

1.2.1 单脉冲电路设计

单脉冲电路是给变压器一次绕组（电机任一绕组）加激磁信号，当电路处于初始状态时（如图2所示）， U1B的输出6脚为低电平，此时Q1不导通，待测变压器一次侧没有受到激磁的作用，二次侧不会产生感应电势。当按下K1（即开关拨向START端时），6脚的输出电压翻转为高电平，此时Q1导通，变压器一次侧瞬间被激磁，二次侧立即产生感应电势。

1.2.2 比较电路设计

比较电路如图3所示。图3中，当变压器二次侧绕组（电机的另外两组绕组）产生感应电势，绕组两端将有电位产生，将这两个电位与设定的参考电位进行比较，比较的结果不是高于就是低于参考电位。高于参考电位输出高电平，反之输出低电平。三相感应电机绕组极性测试，只需增加两组比较电路。

1.2.3 显示电路设计

显示电路采用LED来进行指示，本文只描述其中一端的显示原理，其电路如图4所示。图4中，在进行测试时，要先按下显示电路的“CLEAR”按钮，此时LED1亮LED2灭。显示电路输入接比较电路的输出信号端，若比较器输出信号端为高电平，利用D型触发器的S端接高电平置“1”的特性，使D触发器的输出Q端为高电平，同时Q 端为低电平。通过电路工作原理可知，此时LED1会灭掉，而LED2会亮起，这时表示变压器绕组该端的极性为“+”，否则为“-”。而三相感应电机绕组极性测试根据楞次定律可知，与变压器极性测试是不一致的，但两者使用的方法不尽相同，只是其显示电路的结果要与变压器绕组极性的显示结果刚好相反。

2 结果与分析

2.1 变压器的极性测试

根据上述原理制作出测试仪器，并以220V/15V变压器进行测试，将待测变压器的一次侧绕组两端接图1（a）中的P （假定为“+”）和P（假定为“-”），而将变压器二次侧绕组接S和S，实验测试的配置如图5所示。测试步骤如下：

（1） 按下“CLEAR”清除键，将系统设定为初始状态。此时LED1和LED3亮（“-”端），LED2和LED4灭。

（2） 按下“START”开始键，绕组极性测试开始。

（3） LED灯显示结果。LED2、LED4一亮一灭，亮的是“+”端与假定一次侧P端同极性。

2.2 三相感应电机绕组极性测试

首先用万用表测出每一相绕组，任意假设一组绕组为一次绕组，将此绕组接至图6的P和P端，另外两组绕组分别假定为二次绕组，分别接到三相感应电机绕组极性配置图中的S和S以及T和T端点，完成测试前的准备工作，然后按下列步骤进行极性测试：

（1） 按下“CLEAR”清除键，将系统设定为初始状态。此时LED1、LED3和LED5、LED7亮（“-”端），LED2、LED4和LED6、LED8灭。

（2） 按下“START”开始键，绕组极性测试开始。

（3） LED灯显示结果。LED1、LED2和LED3、LED4两组灯中的LED2、LED4会出现一亮一灭，灭的是“+”端与假定一次侧P端同极性。同样LED5、LED6和LED7、LED8两组灯中的LED6、LED8也会出现一亮一灭，灭的也是“+”端与假定一次侧P端同极性。

3 结束语

变压器与三相感应电机是诸多电气设备的动力来源，其重要性不言而喻。然而这两种设备存在着绕组极性的问题，在使用时必须先对两种设备的绕组极性进行测试，判别初次级绕组间端点的极性关系，避免因极性接错而造成设备的损坏。传统变压器和三相感应电机绕组极性的测试方法很多，但测试不够方便，测试结果指示不够明确。本文所阐述的绕组极性测试方法是以传统方法为基础，设计出能进行绕组极性自动测试的电子电路，改善传统测试方法的不足。电路具有体积小、携带方便、操作简单、显示明确等优点。本文所设计的电路还具有一定的实际操作意义。

参考文献：

[1] 吴克勤. 变压器极性与接线级别[M]. 中国电力出版社，2006.

[2] 南京航空大学. 三相感应电机设计[M]. 南京：南京航空大学出版社，2002.

[3] 吴敏. 三相电动机绕组首末端的判别[J]. 重庆职业技术学院学报，2004（3）：122-123.

[4] 杨子增. 浅析三相异步电动机定子绕组首末端判别的方法[J]. 水利采煤与管道运输，2008（6）：71-73.

（责任编辑：徐兴华）