三相同步电机主、中性点接线盒设计原则

李志强等

摘要：本文主要介绍了国内中小型三相同步电机用自制主接线盒和中性点接线盒的用途、结构及基本设计原则。

关键词：三相同步电机 主接线盒 中性点接线盒 电气间隙 爬电距离

1 主接线盒和中性点接线盒的使用范围、用途及结构

本文中的主接线盒和中性点接线盒主要适用于国内中小型三相同步电机，电机冷却器采用上置式，即冷却方式为IC81W，接线盒一般为厂内自制。

主接线盒是电机动力源（针对同步电动机）或输出功率（针对中性点接线盒）的接口。中性点接线盒是用于保护电机的接口，两者都属于高压接线盒。随着电机技术的发展，电机附带的接线盒不再是仅仅用户接线，而是将电机的部分保护设备也安装在接线盒内，提高电机在同行内的优越性。自制的主接线盒和中性点接线盒一般采用钢板焊接结构，由接线盒座、密封垫、出线板（层压板材质），出线母排、出线母排夹紧装置、电流互感器（用户特殊要求）、电压互感器（用户特殊要求）、避雷器（用户特殊要求）、加热器（用户特殊要求）、接线盒盖、接地柱、接地牌、出线板组成。

2 主接线盒和中性点接线盒的设计原则

根据电机的外形图，确定主、中性点接线盒的大致外形尺寸，外形尺寸的确定要兼顾以下几条：

2.1 接线盒不能太靠机座上方和端部。靠上容易造成接线盒与冷却器干涉，太靠机座端部容易与机座端板干涉。

2.2 在空间允许的条件下，考虑到6kV级和10kV级的通用性，接线盒内的最小电气间隙≥120mm，爬电距离≥160mm。

2.3 避免主接线盒与冷却器进、出水口位于电机的同侧。

2.4 以下介绍接线盒各个部件的设计原则。

2.4.1 接线盒座。同步电机用的主接线盒和中性点接线盒都是普通型（非防爆），接线盒座一般都采用钢板焊接而成。一般接线盒内安装的东西较少，选用较薄的钢板即可。①与机座连接的法兰框板材厚度一般选6mm～10mm，法兰框承载整个接线盒的重量，接线盒尺寸小时可选用较薄的板材，接线盒规格较大时选用较厚的板材。法兰上需要加工相应光孔，将接线盒固定在机座上。②接线盒座内需要在腔内焊接一定的三角板筋，用于加强接线盒的强度。③接线盒座的顶板和侧板一般选用5mm～8mm的钢板，主要取决于接线盒内安装部件的重量，保证部件安装后接线盒不会由于部件的自重发生变形即可。板材选择过厚，会增大整个接线盒的重量，而且显得笨重。且在顶板上需要焊接两个吊环便于接线盒的拆装。④接线盒座中需要焊接安装夹紧装置的支架，支架一般采用5mm扁钢弯成或焊成，支架的尺寸需要根据夹紧装置的总高度选择，尽量借用以前用过的，支架的总高一般比夹紧装置的总高高5mm，宽度比夹紧装置宽4mm～6mm。支架的数量取决于出线母排的长度，出线母排较长时，一般放两组4个，具体布置见后续出线母排部分的介绍。⑤接线盒座的前端法兰框一般选用8mm～10mm的钢板，法兰框上一般加工M8-6H或M10-6H的螺纹孔。⑥接线盒座内必须焊接接地柱，接地柱一般选用通用件焊接于正视于接线盒时右手侧的左下方。⑦接线盒座的底板一般选用6mm～8mm的钢板，底板上需要加工螺纹孔以固定出线板，如果太薄，加工的螺纹孔螺牙过少，连接不可靠，且容易损伤。一般底板上加工M6-6H或M8-6H的螺孔。

接线盒座上所有的孔必须在焊接完成后加工，不允许加工后再焊接，否则会造成焊接后孔移位，无法装配。接线盒座设计时应棱角分明，大方美观。

2.4.2 接线盒盖。接线盒盖如无特殊要求，均由5mm厚的钢板上焊吊环组成，盒盖上需要加工与盒座对应的光孔，将其固定在接线盒上。接线盒盖的尺寸迎合相应的接线盒外形尺寸一致。

2.4.3 绝缘出线板。出线板用10mm厚的层压板3240制成，外形尺寸和机座上的接线盒座板相同。出线板周边钻有和接线盒座板相应的光孔，板中间开有定子电缆的出线孔，孔分为3组，每组孔数量根据定子每相的出线电缆根数确定。孔的正下方刻有U1、V1、W1（主接线盒用）和U2、V2、W2（中性点接线盒用）永久性标记，便于用户接线时确认相序。

2.4.4 密封垫。用于绝缘或密封。一般用橡胶板3/XH-21制成，采用法兰结构形式，周边钻有相应的光孔，大小与密封或绝缘处的平面尺寸相同，当尺寸较大时允许以燕尾槽的形式拼接而成，机座接线盒座板与定子出线板之间垫一层，出线板和接线盒之间垫一层，接线盒盖和接线盒之间垫一层，出线底板和接线盒之间垫一层。

2.4.5 橡皮线套。安装在绝缘出线板中间的出线孔处，用于保护定子出线电缆，一般用橡胶XH-21制成。根据电子电缆的直径选择不同规格的橡皮线套。橡皮线套可进行通用化设计，如有特殊规格时可参考结构进行类比设计。

2.4.6 接线头。标准件，装在定子电缆端部，用于与出线母排连接。

2.4.7 夹紧装置。一般由层压板3240制成，分为上下两部分，两部分之间开有方槽，两部分用较长的螺栓把合到一块，用于将出线母排固定在接线盒内，夹紧装置装在接线盒座内的支架上，夹紧装置的总长一般比接线盒座的内腔尺寸小3mm～5mm，总高比支架低5mm，保证夹紧装置能装在接线盒座内。夹紧装置的数量取决于出线母排的长短，当出线母排尺寸较大时需要两组夹紧装置，否则，只需要一组。

2.4.8 出线母排。接线盒中的出线母排一般采用铜母线TMR或TMY，便于折弯。铜排截面积的大小根据定子相电流的大小确定，一般出线母排的载流量≤3A/mm2，铜排要按GB/T5585.1中规定的规格选取，特殊规格原则上不允许采用。铜母线折弯成型后（一般折成 “Γ”形），在外端需包扎云母带，云母带单边厚度不小于2mm，增大相间的爬电距离。云母带包扎完成后需在最外层刷绝缘漆，以增强母排的绝缘性能。折成“Γ”形的铜排两端要预留一定的长度不包绝缘，但需要镀银处理，用于和用户接线。

2.4.9 接地牌。用铆钉铆于接地柱附近，标记接线盒接地位置，材质一般为不锈钢，每个接线盒必须有一个接地牌。

2.4.10 底部出线板。用户电缆线引出口，一般在出线底板上用户钻孔后将电缆接入接线盒，考虑到涡流效应，出线板用不锈钢或层压板制成，出线板和接线盒之间需垫一层密封垫。

2.4.11 紧固件。除安装紧固件外，涉及导电的紧固件必须用铜螺栓、铜螺母和镀银垫圈。

2.4.12 接线盒的包装。主、中性点接线盒发货时一般都要从电机上拆下来单独包装。一般采用木箱包装，每个接线盒一个包装箱，接线盒在包装箱内牢固，四周塞满弹性缓冲物，不允许在运输过程中晃动，以免造成接线盒的损伤。典型的主接线盒（图1）和中性点接线盒（图2）示意图见下：

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以上简要介绍了国内中小型三相同步电机用自制主接线盒和中性点接线盒最基本的设计原则，各企业可结合各自的实际情况参考设计。

参考文献：

[1]陈世坤.电机设计[M].北京：机械工业出版社，2000.

[2]汤蕰璆.电机学[M].北京：机械工业出版社，2012：129.

[3]GB/T1993-1993旋转电机冷却方法[S].北京：中国标准出版社，1993.

[4]GB/T4706-2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分：通

用要求》[S].北京：中国标准出版社，2005.

[5]GB/T5585.1-2005 电工用铜、铝及其合金母线 第1部分：铜和铜合金母线[S].北京：中国标准出版社，2005.

作者简介：李志强（1983-），男，山西太原人，助理工程师，大学本科，2007年毕业于太原理工大学电气工程及其自动化专业电机与电器方向，主要从事发电机设计工作。