△-YY变极调速双速电动机接线故障判定

引言

双速电动机作为主要的动力设备,通常用于驱动泵、风机这类传动机械上,可随负载性质要求进行有级调速,可通过改变定子绕组的连接方法改变磁极对数,从而改变电动机的转速。双速电动机在机床、矿山、冶金、纺织、印染、化工、农机等领域得到了广泛应用。

1双速电动机接线端错接造成主电路故障

为了让高职学生更好地掌握对双速电动机的应用,学校实验实训室经常用这种电机进行教学。在实训中发现虽然按照电路图正确接线,但通电调试结果却不符合正常现象,有一次甚至烧坏了电机。

经过反复检查,怀疑由接线端子错位所致。如果在双速电动机接入主电路时接线端子错位,轻者会让电动机缺乏动力,重者会引起电动机过载而烧坏。

2利用电阻测得值和计算值比较的方法确定故障原因

下面尝试用绕组电阻测得值和绕组电阻混联计算值相比较的方法,判断双速电动机接线端是否接对。正常状态下,双速电动机绕组图如图1（a）所示。对图1（a）用万用表电阻档分4组测量各端点间的电阻值。如果测得第1组绕组电阻值分别为RU1V1=445Ω、RV1w1=445Ω、Rw1U1=445Ω:测得第2组绕组电阻值分别为RU2V2=445Ω、RV2w2=445Ω、Rw2U2=445Ω:测得第3组绕组电阻值分别为RU1U2=278Ω、RV1V2=278Ω、Rw1w2=278Ω:测得第4组绕组电阻值分别为RU1w2=278Ω、RV1U2=278Ω、Rw1V2=278Ω。

这种双速电动机每相是由两个绕组串联而成,设每个绕组的电阻为R,则:

那么可以推算出R=333.75Ω。

双速电动机的出线端和其他普通三相异步电动机类似,有6个接线端子,但这6个端子的含义不同,位置也不随意改变。因为双速电动机高速运行时需反向并联形成双星形连接,这样才能得到一对磁极,若此时电角度φu=0О、φv=-120О、φw=120О。低速时三相绕组三角形连接,每相绕组的两个"半相绕组"顺向串联,磁极对数为P=2。电角度是机械角度的P倍。当P=2时,电角度φu=0О、φv=-240О、φw=240О,初相角必须用-180О～180О表示,通过换算,得φu=0О、φv=120О、φw=-120О。由此可见,当P改变时,引起3个绕组的空间相序发生变化,从而引起电动机反转。

实验室用的双速电动机6个接线端子是引到接线排上的,每个绕组的首端或是中心点采用相同颜色的导线,因此每个绕组的一端（这里定义为首端）正确连接是没有问题的。另一端是各绕组的中心点（U2、V2、w2）却不能乱接。但由于设备生产厂家工人的疏忽,这3个端子没有一一对应好,造成有几台设备出现低速正转,经过换相后,高速却是反转,甚至还有烧坏绕组的情况出现。下面具体研究怎样预防双速电动机故障的发生,以及怎样判断已经发生故障的双速电动机。

下面看一组测量数据,以判断端子错位情况。

如果测得第1组绕组电阻值为RU1V1=445Ω、RV1w1=445Ω、Rw1U1=445Ω:第2组绕组电阻值为RU2V2=445Ω、RV2w2=445Ω、Rw2U2=445Ω:第3组绕组电阻值为RU1U2=500Ω、RV1V2=500Ω、Rw1w2=500Ω:第4组绕组电阻值为RU1w2=278Ω、RV1U2=278Ω、Rw1V2=278Ω。双速电动机的3个首端只要是每相绕组的一端即可,如图1（b）所示,从上面的数据可以看出,一端固定好后,前两组数据可以看出一个绕组的首尾端数值是不变的,即第1组绕组和第2组绕组的电阻值不变。那么该电动机绕组3个中间点U2、V2、w2是怎样接的呢?

与上述正常数据对比,发现有3组数据没有问题,只有RU1U2=500Ω、RV1V2=500Ω、Rw1w2=500Ω这组数据异常。观察这组数据并通过计算可知,U2、V2、w2的位置如图2（e）所示。

U2、V2、w2除了这种摆放位置还有其他摆放样式吗?算上图1（a）所示的正常状态,还有5种不同的摆放样式,如图2（e）（f）（g）（h）（i）所示。

图2中5种不同的摆放样式形成5种绕组不同的连接方式,这些均是不正常的。这些连接方式会造成高速时U2、V2、w2连成公共点时不能形成反向并联,造成3个绕组的空间相序发生的变化会是顺移120О,从而不能形成反向磁场,接线时低速转高速由于换相,出现高速反转现象,从而导致故障的发生。

3电阻测得值和计算值比较法的推广应用

通过将电阻测得值和计算值相比较,还能用于判断其他电机绕组故障。如果由于某种原因导致U1U2之间的绕组烧断,如图1中(c）所示,通过计算可得各端点间的电阻值为RU1V1=13350、RV1w1=667.50、Rw1U1=667.50:RU2V2=667.50、RV2w2=667.50、Rw2U2=1330:RU1U2=1668.750、RV1V2=333.750、Rw1w2=333.750:RU1w2=333.750、RV1U2=333.750、Rw1V2=333.750。如果测得直流电阻与上面的情况类似,就是出现了以上故障。

另外,如果由于某种原因导致U1V1之间的绕组烧断,如图1中(d）所示,通过计算可得各端点间的电阻值为RU1V1=13350、RV1w1=667.50、Rw1U1=667.50:RU2V2=&0、RV2w2=667.50、Rw2U2=&0:RU1U2=&0、RV1V2=333.750、Rw1w2=333.750:RU1w2=333.750、RV1U2=&0、Rw1V2=333.750。如果测得直流电阻与上面的情况类似,就是出现了以上故障。

4结语

当然测量和计算方法还可以运用到其他电动机故障的判断上,只要能画出等效电路,设定每相绕组的直流电阻R值,通过测量正常的电机并计算出R值,然后将此数据与待测电机的数据进行比较后判断,即可分析出故障所在。