摘要:本文主要讲述笼型异步电动机定子绕组引出线接错造成的错线故障。对单速三相异步电动机定子绕组引出线接错造成的故障及其隐患进行说明和分析,并提出辨别和改正预防措施。同时对多速三相异步电动机和单相异步电动机的引出线接线方法和错线故障进行阐述解析。
关键词:三相异步电动机;首尾颠倒;万用表检查法;单相运转;绕组错线;双绕组;单相电机。
笼型异步电动机的定子绕组是电动机的电路核心,绕组外部控制线路接错后,会产生不完整的旋转磁场,造成电机无法起动、空载电流过大、不平衡度过大、剧烈振动、烧断保险丝等现象。严重时,若不及时处理,会烧坏绕组。不同系列和接法的电机,其故障表现形式不同。为对各种错线电机的故障现象有所了解,下面就各种故障形式作一下分析阐述。
1.1单速笼型三相异步电动机的定子绕组引出线接错故障
单速三相异步电动机一般有六根三组引出线,分别为:U1、U2,V1、V2,W1、W2。通常规定U1,V1,W1为绕组的头,U2,V2,W2为绕组的尾,对于Y接出六棵线的单速电机,接线如图1-a所示,如果实际接线时接成图1-b~d的形式,会造成三相电流严重不平衡,电机无法正常起动。如果实际接线时接成图1-e~g的形式,电机没有转动力矩,电机不转。对于△接出六棵线的单速电机,实际接线如图2-a和2-b所示。
如果实际接线时接成图2-c类似的形式,电机不转,说明没有转动力矩,如果实际接线时接成图2-d~f类似的形式,造成三相电流严重不平衡,电机无法正常起动。如果实际接线时接成图2-g~i的形式,电机将单相运转。
1.2单速笼型三相异步电动机的定子绕组同相首尾颠倒错线故障的判别
单速笼型三相异步电动机三相绕组中某相绕组首尾颠倒接错,是一种比较典型的错线故障,其接线如图1-b~d或图2-d~f。这种错误接法的电机启动运转时,转向反转,运行声音异常,三相电流中的两相平衡,但很大,是正常运转时电流的5~15倍,另一相电流奇大,三相电流的不平衡度达到100%以上。
三相绕组引出线的首尾相混时,三组引出线的相同端头可用干电池或万用表进行测量判别。万用表检查法是用万用表的毫安档进行测试,接线如图3所示,此时转动电机转子,如果万用表指针不动,表明头尾连接正确;若万用表指针摆动,表明三相绕组内头尾连接有误,应对调其中一相头尾重试,直到万用表指针不动为止。
直流电流法是在三相绕组的任一相绕组上接入2~4V直流电源(如电池),其他任一相接入直流毫安表,接线如图4所示,接通电源瞬间,如毫安表指针摆向大于零的一侧,则电池正极所接线头与毫安表负端所接线头同为头或尾;如指针反向摆动,则电池正极所接线头与万用表正端所接线头同为头或尾,用电池接到另一相的两端试验,可以确定出该相的头尾端。
对于如图1-e~f或图2-g~i错误接法的电机,先用万用表测量直流电阻,确定三相绕组的六个出头两两同相,然后按上面方法确定绕组的头尾端即可。
2笼型低压双速和多速三相异步电动机的定子绕组外部控制线路错线故障
单绕组双速或双绕组多速电机,在工农业生产中应用广泛。单绕组双速电机接线时注意电机为恒转矩调速还是恒功率调速。恒转矩调速按2Y/Y接线,恒功率调速按2Y/△接线,出六棵线,六棵线互混时,可通过测量六棵线之间的直流电阻值区分,三棵线之间的电阻值均相等一组为一速。恒转矩调速电机的低速Y接误接成△时,空载电流增大3倍,额定功率是原接法的3倍,造成“大马拉小车”现象,当电机高低速在相同转矩运行时,会浪费一部分电能;恒功率调速电机的低速△接误接成Y时,空载电流减小约3倍,额定功率约是原接法的1/3倍,电机低速运转时带载能力减小,同样功率运行时,低速严重过载。
单绕组双速电机的接线标示高速为2U、2V、2W,低速为1U、1V、1W,如图5所示,电机高速运行时,低速三棵线连一块。如果高速运转时,低速三棵线没有连一块,电机将无法启动,形不成完整的电磁回路,电流严重超出电机本身的额定电流;如果低速运转时误将高速连一块,同样电机电流会严重超出电机本身的额定电流,电机无法起动运转。
双绕组多速电机一般是三速或四速电机,考虑到电磁均衡,通常成倍极比的两个速度共用一套绕组,根据使用要求接成2Y/△或2Y/Y,其接法和单绕组双速接法相同;另一套绕组一个速度时,单独接线即可。以YD132S-4/6/8电机为例,其中4/8极一套绕组,接成2Y/△,6极单独一套,Y接,其接线如图6所示。
三相异步电动机如果需要改变电机的旋转方向,可通过下面两种方法实现:
1)电机绕组接线不动,三相电源线任意两相互换进行接线;
2)三相电源线不动,三相绕组的任意两相互换进行接线。
单相交流异步电动机电容启动运转型电路接线如图7所示,绕组错线故障主要包括:主绕组与副绕组颠倒性接错、主绕组匝间短路,离心式启动开关触点断不开,电动机启动运转后副绕组长期运行。单相异步电动机的主绕组与副绕组颠倒接错时,其电流是原电流的1/3倍,造成电机过载,电机容易在短时间内烧坏。
主绕组和副绕组的区分:通常起动绕组比运行绕组直流电阻大很多,用万用表可测出。一般运行绕组直流电阻为几欧姆,而起动绕组的直流电阻为十几欧姆到几十欧姆。单相异步电动机的常见错线故障形式和判别措施主要有:
1)接通单相电源,电动机不转,并且无“嗡嗡”响声,一般故障在主绕组回路,应检查主绕组是否断路。采用电阻测量法检查连接电动机的引线是否断路,采用电压测量法测量电源电压是否正常。
2)接通单相电源后,电动机空载或在外力帮助下能启动,并且可按外力帮助的方向旋转则提示电动机副绕组断路或离心启动开关损坏或电容器损坏。
3)当电动机接通电源后,低压断路器立即跳闸。该故障提示电动机绕组短路或绕组接地,应采用电阻测量法检查电动机绕组是否短路。采用500V兆欧表摇测电动机绕组对外壳的绝缘电阻,测得结果大于2MΩ表明正常,低于2MΩ则提示电动机绝缘降低,若阻值接近于零则提示电动机绕组对地短路。其摇测步骤及方法与摇测三相电动机相同。
4)电动机能够启动,但转速降低。该故障常见原因为主绕组匝间短路或绕组接错及电容器容量不足,电动机启动后离心开关常闭触点断不开等。
单相异步电动机要改变电机的旋转方向可通过下面两种方法实现:
1)主绕组不变,副绕组首尾颠倒进行接线;2)副绕组不变,主绕组首尾颠动进行接线。
综上所述,电机在测试或使用中,为了能正确接线,对电机绕组引出线错线故障进行准确的判定和及时处理,必须熟悉电机绕组的接法和常见故障的特点及表现形式,抓住关键因素,尽快排除故障,使电机处于正常的运转状态。
[1] 黄莉明,陈金刚,张红枝,笼型三相异步电动机绕组错线故障解析,防爆电机,2018-03,40-42。
[2] 陈金刚,笼型三相异步电动机变极调速简析,电气时代,2014-04,52-53。
[3] 黄莉明,李爱民,陈金刚,电容运转兼起动式单相异步电动机接线及故障解析,船电技术,2020-03,41-43。
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