基于单相电磁感应的三相异步电动机转向预判原理探究

何李荣 朱效勇 茹福建

摘要：对于电机转向识别技术，理论上可分为在线识别和离线识别。电机离线转向识别可在电机接线前预判电机的转向，保障电机接线一次正确，有明显的技术优势。本文从异步电动机的转向决定因素分析出发，找到电机的内部绕组布置顺序和接入的电源相序共同决定电机转向。基于电磁感应原理，分别探究Y型接线和△型接线异步电动机的转向识别方法，并归纳总结一个普适性的三相异步电动机转向预判原理图及操作方法。

关键词：异步电动机、转向预判、单相电磁感应

1异步电动机转向预判的必要性

三相异步电动机广泛地应用于拖动各种机械设备，而且各种机械设备往往对电动机都有旋转方向的要求。对于电机转向识别技术，理论上可分为在线识别和离线识别。电机转向在线识别是指将电机通电启动后，通过检查电机的转动部分来确定旋转方向的一种方法。一般情况下，电机在线试转向需要将电机与机械设备脱离，试完转向后，才能将电机与机械设备连接，所以电机安装到现场后，不能第一时间连接机械设备，而是需要单独出试验票对电机进行试转向。当遇到电机反转时，还得重新隔离电源，调整电机电源接线，才能进行机械连接。这一过程，流程复杂，耗费人力物力。对于某些特殊结构的设备，其电机与设备不可分离时，采用在线试转向的办法有可能造成设备损坏。电机转向离线识别是指电机在不需要通电启动的情况下，通过技术方法预判电机转向的一种方法。由于电机离线转向识别可在电机接线前预判电机的转向，可一次性保障电机接线的正确性，其技术明显优于电机在线识别。

2异步电动机的转向决定因素

以集中绕组的2极电机为例，假定三相异步电机内部绕组的布置及其连接方式如图1所示。

该电机的三相绕组分别为U相（U1-U2）、V相（V1-V2）、W相（W1-W2），其中把U1/V1/W1分别命名为U/V/W相绕组的“首端”，则U2/V2/W2为各相绕组的“尾端”;当把U2/V2/W2连接在一起，U1、V1、W1分别引出连接三相电源，则该电机为Y型连接。当把U1/W2、V1/U2、W1/V2分别连接，并从U1、V1、W1分别引出连接三相电源，则该电机为△连接[1]。不管是Y型接线或是△型接线，当接入到电机内部绕组（U1/V1/W1）的电源相序为A/B/C（即正序电源）时，电机的旋转方向将由电机内部绕组（U1/V1/W1或U2/V2/W2）的布置顺序决定。图1所示的电机内部绕组的布置顺序为顺时针，如果接入A/B/C相序（正序）电源时，该电机将顺时针旋转，如果接入的电源相序不是A/B/C相序，该电机将逆时针旋转。由此，一台三相异步电动机的转向由电机的内部绕组布置顺序以及接入的电源相序决定，两者改变其一，电机转向将发生改变。

3Y型接线的三相异步电动机的转向识别原理

Y型接线的三相异步电动机的转向识别原理见图3和图4（注：试验接线时，电机内部绕组的布置情况实际是看不到的，但电机内部绕组的布置顺序只有顺时针和逆时针两种情况，其图3是假定电机内部绕组按顺时针布置;图4假定电机内部绕组按逆时针布置）。

对图3进行分析：当接通图3中的开关时，直流毫伏表将会有一个固定正偏指示（U相的分压），同时电机内部将形成如图3所示的电流方向及其磁场方向。此时如果顺时针盘动电机转子时（即盘动方向与三相绕组的布置顺序相同），W相绕组将切割磁力线，由电磁感应右手定则可判别出W相绕组将产生由W相流向中性点的感应电动势，该电动势与原U相分压方向相同，因此直流毫伏表指示将出现增加;反之，如果逆时针盘动电机转子时（即盘动方向与三相绕组的布置顺序相反），W相绕组将产生由中性点流向W相的感应电动势，该电动势与U相分压方向相反，因此直流毫伏表指示将减小。同理，对图4进行分析，同样可以得出“当盘动电机转子的方向与三相绕组的布置顺序相同时，直流毫伏表的指示将增大;当盘动电机转子的方向与三相绕组的布置顺序相反时，直流毫伏表的指示将减小”的结果。

4△型接线的三相异步电动机的转向识别原理

△型接线的三相异步电动机的转向识别原理见图5和图6：（其中图5的电机绕组假定按顺时针布置;图6的电机绕组假定按逆时针布置）

对图5进行分析：当接通图5中的开关，直流毫伏表将会有一个固定正偏指示（W相的分压），同时电机内部将形成如图5所示的电流方向及其磁场方向。此时如果顺时针盘动电机转子（即盘动电机转子的方向与三相绕组的布置顺序相同），可分析出W相绕组中的磁力线将增加，根据楞次定律，W相将产生由W1流向W2的感应电动势，W相的感应电动势方向与原W相分压方向相同，因此直流毫伏表指示将增加;反之，如果盘动电机转子的方向与三相绕组的布置顺序相反时，直流毫伏表的指示将减小。同理，分析圖6，同样可以得出“当盘动电机转子的方向与三相绕组的布置顺序相同时，直流毫伏表的指示将增大;当盘动电机转子的方向与三相绕组的布置顺序相反时，直流毫伏表的指示将减小”的结果。

5三相异步电动机转向预判接线原理及判断

（1）按图接线;（2）合上开关，直流毫伏表将产生固定正偏;（3）盘动电机转子：当直流毫伏表指示增大时，说明该电机绕组如果按照假定电源相序接入时（即U/V/W相绕组接入的电源相序是A/B/C相序），电机将按盘动方向旋转;反之，当直流毫伏表指示减小时，说明该电机绕组按照假定电源相序接入，电机将按盘动的反方向旋转。

以上展示的是一种三相异步电动机转向预判接线原理，属于一种原理性分析探究。在实际应用时，我们需要综合考虑直流电源电压、毫伏表量程与精度、电机功率范围、仪器功耗及续航、元器件散热、设备可靠性、结果显示等多种因素的影响，并在仪器设计时妥善处理。

参考文献：

[1]乔长君.电动机检修速查手册.化学工业出版社，2009.