反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)：簡單方法

對于只需要單向運轉(zhuǎn)的電機(jī)，直接的解決方案是反轉(zhuǎn)來自電源的兩根物理輸入線。實際上，這正是逆變器和反向啟動器內(nèi)部發(fā)生的事情，但它都隱藏在“引擎蓋下”。

但這究竟是如何實現(xiàn)的呢？為什么反轉(zhuǎn)幾根電線會對大型電機(jī)產(chǎn)生如此大的影響呢？

請務(wù)必參考電機(jī)制造商的說明，確保正確反轉(zhuǎn)。并非所有電機(jī)都有相同的要求，但大多數(shù)三相電機(jī)都遵循相同的原理運行。

三相電機(jī)基礎(chǔ)知識

在本文中，我們將僅關(guān)注定子和轉(zhuǎn)子。

定子是電動機(jī)的固定部分，由線圈組成，當(dāng)通入交流電時，會在電動機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。

轉(zhuǎn)子位于定子的中心。它由鐵芯（有時是永磁體）組成，鐵芯響應(yīng)定子的旋轉(zhuǎn)磁場，迫使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

要實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，定子和轉(zhuǎn)子都是必不可少的部件。定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電場，推動轉(zhuǎn)子上的鐵質(zhì)元件沿電場方向旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。

創(chuàng)造驅(qū)動力

對于交流電 (AC)，電流產(chǎn)生的磁場會以所供應(yīng)電流的頻率反轉(zhuǎn)極性。這會產(chǎn)生正弦波形狀的圖案。這種極性反轉(zhuǎn)使我們能夠產(chǎn)生不斷移動的磁力。

從視覺上看，這看起來怎么樣？為了解釋，我們將使用定子中有六個線圈（三相均勻分布）的標(biāo)準(zhǔn)交流電機(jī)來顯示力如何移動。

旋轉(zhuǎn)磁場的動畫

圖 1。此動畫描述了定子線圈如何產(chǎn)生磁場。圖片由Control Automation提供

定子內(nèi)有三組線圈，分別表示為線圈 A、B 和 C，每組線圈相隔 120 度。每組線圈都包含正極（A、B、C）和負(fù)極（A?、B?、C?），彼此正對。兩組線圈的接線方向相同，因此在任何時候，兩個極都會以相同的順時針或逆時針方向推動轉(zhuǎn)子。

交流電引起線圈極性的變化，從而產(chǎn)生沿線圈繞制方向切向作用的力。該力使轉(zhuǎn)子在交流電感應(yīng)磁場的作用下旋轉(zhuǎn)，如圖 2 所示。

電機(jī)線圈順時針旋轉(zhuǎn)

圖 2。該圖描繪了磁場按 A、C、B 的順序變化產(chǎn)生的力的方向。圖片由作者提供

理解階段

雖然上圖描述了電力的工作原理，但我們也必須了解，線圈組必須全部連接到不同的相位。正如線圈間隔 120 度一樣，我們也必須將磁場峰值的時間間隔 120 度，否則這會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子卡住而不旋轉(zhuǎn)。因此，為了模擬這一點，我們將使用每個相位創(chuàng)建的正弦場，如圖 3 所示。

三相電波A、C、B

圖 3。該圖描繪了正弦波捕獲的按 A、C 和 B 順序排列的線圈產(chǎn)生的電流的峰值。圖片由作者提供

如果我們比較前面的圖，我們可以看到每個線圈和每個線相位都偏移了 120 度，但這對定子和電機(jī)有什么影響呢？

隨著相位的轉(zhuǎn)變，峰值潛在磁力在定子周圍移動并產(chǎn)生如圖 2 所示的切向力。在這個例子中，我們可以看到我們的旋轉(zhuǎn)將從 A（藍(lán)色）到 C（黃色）再到 B（紅色）或根據(jù)我們的圖順時針旋轉(zhuǎn)。

那么如果我們想逆時針旋轉(zhuǎn)怎么辦？我們已經(jīng)知道，我們只需交換三根導(dǎo)線中的兩根即可。例如，在這種情況下，我們將交換 C 和 B 導(dǎo)線。這將創(chuàng)建圖 4 中所示的三相正弦模式。

三相電序

圖 4.此圖顯示的是將 B 和 C 導(dǎo)線互換后產(chǎn)生的正弦波，順序為 A、B、C。圖片由作者提供

在反轉(zhuǎn) B 和 C 引線之后，我們現(xiàn)在可以看到峰值磁場是按照 A（藍(lán)色）到 B（紅色）到 C（黃色）的順序產(chǎn)生的，反轉(zhuǎn)了我們初始設(shè)置產(chǎn)生的力，產(chǎn)生了我們可以在圖 5 中看到的逆時針旋轉(zhuǎn)。

順時針旋轉(zhuǎn)的電機(jī)力

圖 5。該圖描繪了當(dāng)我們交換引線時產(chǎn)生的磁力所形成的力的反轉(zhuǎn)：先交換引線 A，然后交換引線 B，然后交換引線 C。圖片由作者提供

了解接線：星形和三角形

對于三相工業(yè)電機(jī)，有兩種繞組設(shè)計，每種設(shè)計都有其獨特的優(yōu)勢。但這些差異是否會影響交換導(dǎo)線時電場反轉(zhuǎn)的方式？

我不會過多地詳細(xì)討論這些差異（這些差異本身就包含幾篇文章，比如這篇關(guān)于電機(jī)接線的文章和這篇解釋三角形電機(jī)的文章），我只會關(guān)注為什么這些繞組設(shè)計可以使電機(jī)反轉(zhuǎn)。

星形和三角形繞組的內(nèi)部排列

圖 6. Y 形和三角形接線。圖片由 Control Automation提供

在星形和三角形線圈布置中，電阻線圈被分成三個單獨的段，如上圖 6 所示。無論電機(jī)中裸露的 T 形引線數(shù)量有多少，情況都是如此，它們可能有 3、6、9 或 12 個。這三個段均勻分布在定子周圍，為轉(zhuǎn)子提供平衡的電力。

區(qū)別在于導(dǎo)線之間的電阻，因此也在于產(chǎn)生磁力的電流量。因此，雖然內(nèi)部接線布置可能會影響電機(jī)的馬力，但它并不影響我們交換導(dǎo)線以反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)方向的方式。

了解電機(jī)接線

電機(jī)接線不是一個簡單的話題，因為它需要了解看不見的電力和磁力。即便如此，了解常見做法背后的工作原理的基本知識可以提高您預(yù)防和排除代價高昂的電機(jī)故障的技能。