水泵反转怎么办：三相电机相序与对调两相的原理

日本产的离心泵机组装好、接完线，点动试车时却发现：电机一转，泵轴的方向与泵壳上铸出的箭头相反。还有一种情况，是泵已经正常运行多年，换了电机或电缆之后突然反转。两种情况下，电工通常的做法都是"对调两相"。

这个办法对很多泵有效，但并不是对所有泵都有效。弄清楚它为什么有效，就能判断它什么时候不管用。

先说结论：三相异步电动机的转向，跟随电机内部旋转磁场的方向，而旋转磁场的方向由电源的相序决定。电机直接接市电（全压直接起动）时，把三根电源线中任意两根对调，相序反过来，旋转磁场和电机轴也随之反向。但这条规则不适用于变频器供电的水泵、单相电机，也不适用于停泵后因液体倒流而反转的泵。

本文依次讲泵的结构、电机原理、对调两相的道理、规则失效的几种情况，最后给出一份检查清单、对日方的提问清单和一封询问邮件范例。

目录

1. 水泵为什么会反转
2. 三相异步电动机是怎么转起来的
3. 为什么对调两相就能让电机反转
4. 对调两相不适用的情况
5. 处理之后：图纸与记录
6. 可以直接使用的内容：日本产水泵转向不对时的检查清单
7. 本文的适用范围与局限
8. 常见问题（FAQ）
9. 参考来源

水泵为什么会反转

泵的作用是给流体增加能量并把它送出去。常见的离心泵靠泵壳内的叶轮旋转，把动能传给水或其他液体。叶轮的形状因泵型而异，离心泵的叶轮和螺杆泵的螺杆转子是两回事。

电动泵的叶轮由电机提供转矩。电机与泵通过联轴器直连时，电机轴转反了，泵轴也就跟着转反。

图1：电机的转动经联轴器传到叶轮

卧式、直连型。把驱动端的剖面和叶轮的正面组合在一起的示意图。

为了显示叶轮的正面，改变了投影方向。实际设备的联轴器外面有防护罩；吸入管、轴封、轴承等已省略。

叶轮反转时，叶轮与泵壳形成不了设计的流动，扬程和流量都会不足。反转时的性能下降多少、对机械部件有什么影响，要看具体泵的设计。

出口有一点水出来，并不能证明泵转向正确。反过来，流量不足也可能来自吸入侧的问题或系统阻力增大。泵的性能曲线告诉你泵应该输出多少，NPSH（汽蚀余量）告诉你吸入侧还有多少裕量。查原因时，要把电源、转向、流体侧条件分开来看。

"顺时针"取决于从哪一端看

同一根轴，从一端看是顺时针，从另一端看就是逆时针。从电机的传动端（轴伸端）看和从风扇端看，转向正好相反。

现场应以泵上的旋转方向箭头和说明书指定的观察方向为准。记录里只写"顺时针"，事后很难核实对错。

除了转向，还要记下是从哪一端看的，这样机械和电气两边的人说的才是同一件事。不要为了看得清楚而在泵运行时拆掉联轴器防护罩。

三相异步电动机是怎么转起来的

电机靠磁场与电流的相互作用产生转矩，这与课堂上的磁铁加线圈实验是同一个道理。

对于使用永磁体的有刷直流电机，改变电枢电流的方向，转向就会改变。但这不意味着"把电源极性换一下，任何电机都会反转"。

工厂里的水泵多用三相异步电动机。为了不与直流电机混淆，下面把电机分成外侧的定子和内侧的转子来讲。在异步电动机里，转矩来自转子导体中感应出来的电流。

时间上的 120° 与绕组上的 120° 是两回事

交流电的方向和大小按固定周期变化。对称三相交流有三个频率相同的波形，彼此在时间上相差 120°。

一个周期记作 360°，所以 120° 就是三分之一个周期。50 Hz 时一个周期是 20 ms，三分之一约为 6.67 ms。

这个 120° 是时间上的相位差，表示各相电流达到峰值的先后时刻。

图2：在简化的 2 极模型中，绕组的磁轴相隔 120°

U、V、W 表示各相绕组的磁轴。此图不表示线圈的实际数量，也不表示接线端子的排布。

实际电机的绕组分布在许多槽里。多极电机中各相相隔的是 120° 电角度，与把圆周简单三等分是两回事。

定子上，三相绕组在空间位置上也是错开的。在简化的 2 极模型里，可以把各相绕组的磁轴按机械角度每隔 120° 放置来说明。

实际定子有很多槽，每相绕组分布在若干个槽里。它不是一个筒里只装了三个独立线圈的结构。

4 极、6 极电机的磁极组沿圆周重复出现，所以 120° 电角度不等于定子圆周上的 120° 机械角度。

三个磁场合成后，方向连续旋转

每相电流在自己的绕组轴线方向上产生磁场。三相叠加后，合成磁场的方向随时间连续转动。

这就是旋转磁场。它不是"一次只接通一相"，而是三相电流同时变化，共同形成一个合成磁场。

图3设定某一瞬间 U 相电流达到最大值 1。同一瞬间 V 相和 W 相的电流并不是零，而是都为反方向的 0.5。

电流反向，这相绕组产生的磁场也跟着反向。三相绕组的方向和电流的正负号合在一起，决定了合成磁场指向哪里。

图3：三相电流同时产生的合成磁场

与图2相同的 2 极模型。电流用峰值为 1 的比值表示，负号表示绕组中的电流方向相反。

这是对称正弦波、对称绕组的理想模型。以向上为 y 轴正方向，图中不规定实际电机的顺时针／逆时针。

笼型异步电动机的转子上有导条，导条两端由端环短接。旋转磁场与导条之间有相对运动，转子中就感应出电压和电流。

这个电流与磁场相互作用产生转矩，转子顺着磁场的方向转动。端环把各导条在电气上连起来，为转子电流提供了闭合回路。

同步转速与轴的实际转速

旋转磁场的转速叫同步转速，由电源频率和极数决定。普通异步电动机带负载运行时，转子的转速比它略低。

正是这个转速差，使转子导体中感应出电压。转速差所占的比例就是转差率。它与决定转向的相序是两个不同的量。

例如 50 Hz、4 极的电机，同步转速是 1500 r/min。为了说明，假设转差率为 3%，转子转速就是 1455 r/min。

日本的电源频率是东部 50 Hz、西部 60 Hz，而且工业用电常见的是 200 V 级三相，国内通常是 380 V、50 Hz。所以日本产机组的电机铭牌上的电压和频率，要与现场电源对照后再接线。频率改变的是转速，不是转向。选配电机时，除了转速，还需要泵的轴功率。

为什么对调两相就能让电机反转

三相电有"相序"，也就是各相波形依次达到峰值的顺序。定子绕组不变的情况下，相序反过来，旋转磁场的转动方向就反过来。

例如，到达绕组 U、V、W 的波形顺序从 U→V→W 变成 U→W→V，磁场就反方向转。电机内部什么都没有动，变的只是三相电源波形与三相绕组之间的对应关系。

图4：只对调两相的对应关系，相序就反过来

左：基准的对应关系。右：把到达 V、W 的两相互换后的示意（仅为概念图）。

交叉处不是连接点。此图不是对实际端子、线色、电压或接线作业的指导，只说明全压直接起动的三相异步电动机的相序。

只要对调其中任意一对，顺序就反过来，选哪一对都一样。保留 U 相不动、对调 V 和 W，与对调其他任何一对，效果相同。

如果三根线整体循环移一位（例如 A→B、B→C、C→A），转向不会变。这只是读相序时起点换了，绕圈的方向没有变。

图5：六种相序只分成两个转向

同一台定子、同一观察方向，以 ABC 为基准作比较。

相序	与基准的关系	理由
ABC、BCA、CAB	转向相同	起点不同，但 A→B→C 的循环相同
ACB、CBA、BAC	转向相反	对调两相后，循环方向反过来

仅凭"ABC"这个叫法，不能规定所有电机的顺时针方向。绕组的定义和观察方向也必须一致。

日本的图纸和仪表上，电源线常标 R、S、T，电机端子标 U、V、W。国内图纸上电源线一般标 L1、L2、L3（旧图纸可能是 A、B、C），电机接线端子常见标 U1、V1、W1。不同企业、不同年代的图纸标法不尽相同，一定要以图纸图例为准，不要凭印象对号。

日本把相序表叫检相器（kensoki），通常带有"正相（seiso）"和"逆相（gyakuso）"两个指示灯。国内的相序表（相序指示器）也有类似的指示，但具体怎么显示，要看所用仪表的说明书。

相序反了与缺相不是一回事

相序反（逆相序）和缺相（断相）要分开看。相序反时，三相都在，只是顺序反了；缺相时，三相中少了一相。

缺相可能导致电机起动不了、三相电流不平衡或发热。"不转就对调两根线"这种处理方式，会漏掉电源缺相或接触不良的真正原因。

即使相序正确，如果轴被卡住或泵的负载太大，电机也可能起动不起来。"转反了"和"转不动"是两个不同的问题。

运行电流反映的是负载情况，仅凭电流大小无法判断转向。把相序、轴的实际运动、管路状况分别当作独立的观察项记录，可以减少把原因搞混。

在电源侧改变相序，会影响从同一点供电的其他全压直接起动的电机。要用系统图和原理图明确改动的范围，并管理好对范围以外设备的影响。

对调两相不适用的情况

变频器驱动的水泵

这里讲的是带整流器和直流母线的常见电压型变频器。它先把输入的交流电变成直流，再重新生成三相输出，所以改变输入侧的相序，不会改变电机的转向。

图6：变频器重新生成三相输出

常见的整流器、直流母线、逆变输出部的概念图。

各方框表示功能；直流部分的平行线表示电容。实际元件、端子和工频旁路回路均已省略。

变频器驱动的水泵反转时，要把正反转指令、运行模式、输出侧相序分开检查。控制柜上显示"正转（seiten）"，并不保证泵的转向就是泵所要求的方向。

如果系统有切换到工频电源的旁路回路，变频运行和工频运行的供电路径是不同的。其中一种模式下转向正确，不能直接套用到另一种模式，两种模式都要分别确认。

方向指令要经过控制柜的接线，很多系统里还要经过 PLC。排查时，要把指令追溯到发出的源头，再与轴的实际动作对照。

单相电机

单相电机的转向，由主绕组、辅助绕组和电容的连接方式决定。仅对调两根电源线，并不会像三相电机对调两相那样使它反转。

实际改线应由设备负责人和具备相应资质的人员，按制造商的规程进行。除了切断电源、防止误送电、验明无电之外，变频器供电的设备还要防范变频器内的残余电压。企业的停电、验电、上锁挂牌制度和电工作业的持证要求，请按本单位及国内相关规定执行。

停泵后液体倒流造成的反转

泵停止后，液体可能从出口侧倒流，推动叶轮，使泵轴反转。这时的动力来自液体的压力或位能，而不是电源。

是一起动就反转，还是断电之后才反转，要调查的对象不同。泵在反转过程中再起动，会给泵和电机增加负担，所以不要靠反复起动来诊断。

停泵后反转，要检查出口压力、管路高差和止回阀（逆止阀）等。对调电源相序，解决不了推动液体倒流的压差本身。

多台泵并联的系统，还要看停运泵与运行泵之间的管路关系。控制系统切换运行台数时，要把台数切换和流体系统放在一起看。

泵的种类和介质也要区分。输送空气的真空泵、按粘度选型的泵，内部结构和允许的运行条件都不同。

处理之后：图纸与记录

改过相序之后，要让线号、端子对应关系和接线图与现场实际一致。如果线号还是原样，下次更换时可能重复同样的错误。

记录里包含设备位号、电机型号、驱动方式、泵要求的转向和观察位置，才有意义。变频器驱动的设备，还要记下指令来源和参数修改的履历。

如果在某项工作之前泵转向正常，工作之后才反转，那么这项工作动过的接线范围就是最重要的线索。把更换电机、更换电缆、控制柜改造分开记录，大家就能从同一个起点开始排查。

不要只凭线的外观或颜色来推断对应关系，要拿设备图纸与实际标识对照。留有变更履历，下次检查就可以从上一次确认正确的状态开始。

纠正之后，不能只看"转向对了"就结束。要在规定的运行条件下评价流量、扬程、电流和振动。转向纠正后性能仍不足，就要查吸入条件、系统阻力等其他原因。

可以直接使用的内容：日本产水泵转向不对时的检查清单

下面这张表用来在动接线之前先把事实理清楚。它是查事实的辅助工具，不是作业规程，怎么处理由设备负责人决定。

反转情况的事实确认清单

项目	要确认的内容
要求的转向	泵壳上的箭头，以及说明书指定的观察位置（传动端还是风扇端）
何时反转	从起动开始就反转，还是只在停机后反转（倒流）
驱动方式	全压直接起动还是变频器；有没有工频旁路
电源相序	相序表在测量点的读数，以及该测量点在哪里
三相是否齐全	在对调接线之前，先排除缺相和接线松动
标号与图纸	R/S/T 与 U/V/W（或 L1–L3、U1/V1/W1）以图纸图例的定义为准
改动的影响范围	同一供电点下的其他全压直接起动电机
变频器设定	正反转指令来源、运行模式、输出接线
近期作业	上次转向正确之后，是否更换过电机、电缆或控制柜
纠正之后	流量、扬程、电流、振动；更新图纸和线号

对日方供应商的提问清单

联系日方制造商或供应商时，下面这些问题可以直接拿去用。

• 泵上的旋转方向箭头，应该从哪一端看？
• 要得到所需转向，电源端子应该接到电机的哪个端子？图纸上有没有标明？
• 这台泵（包括机械密封和轴承）能否承受试车点动时短时间的反转？
• 变频器机组：由哪个参数或输入端子设定正转／反转？出厂时是否已设定好？
• 系统是否需要止回阀或其他措施，防止停泵后的反转？
• 电机的额定电压和频率（50 Hz／60 Hz）是否适用于我方的电源？

询问邮件范例

主题：P-101 泵试车时的转向确认

P-101 泵首次试车时，泵轴的转向与泵壳上的箭头相反（从电机风扇端看）。该电机为全压直接起动，三相电源均已确认。在改动任何接线之前，请确认：（1）箭头应从哪一端观察；（2）电源端子 L1/L2/L3 与电机端子 U/V/W 之间应有的对应关系；（3）短时间的反转是否可能已影响机械密封。如能提供标明目标相序的接线图，将更有帮助。

上面的泵位号、观察端和起动方式都是虚构的，请换成你们自己的情况。如需发给日方，可以先请对方确认是否接受中文或英文邮件。

本文的适用范围与局限

• "对调两相"的规则，针对的是直接接市电起动的三相异步电动机。变频器驱动的电机、单相电机、液体倒流造成的反转，不在此规则范围内。
• 图是理想化的模型。它们不规定任何实际电机的顺时针或逆时针，也不是接线指导。
• 端子标号、线色和相序的惯例因国家、企业和图纸而异，请始终以项目图纸的图例为准。
• 泵能承受多大程度的反转，取决于它的设计，请向制造商确认。
• 国内适用的电气标识和作业安全要求，请以现行国标和本单位制度为准。

常见问题（FAQ）

为什么对调两相只改变转向，不改变转速？

因为对调两相改变的是相序，相序决定的是旋转磁场的方向。频率和极数不变，同步转速的大小就不变，只是方向反了。

电源频率从 50 Hz 变成 60 Hz，电机会反转吗？

不会。频率影响的是同步转速，决定转向的是相序。某台电机和泵能不能用在另一个频率上，要看电机和泵两方的规格。

相序表测出了相序，泵的转向就能确定了吗？

不能单凭这一点确定。相序表显示的是测量点处的相序。从该点到电机之间的接线对应、绕组的定义、有没有变频器、观察位置，都要与泵要求的转向对照。

反转时还能出一点水，可以继续用吗？

不可以。有水出来，不能说明泵达到设计性能，也不能说明机械状态完好。应按制造商指定的转向消除原因，然后在规定条件下评价性能。

控制柜上显示"正转"，为什么泵却与箭头反向？

"正转"只是控制指令的名称，实际转向还取决于输出相序及其与绕组的对应关系。要把指令名称、接线图和观察位置对齐，再与泵要求的方向对应起来。

参考来源

• 三相电机的相序与转向、与单相电机的区别：东方马达（Oriental Motor）：交流电机使用说明书
• 定子绕组、合成磁场、极数与转速：EE2E11 Electrical Energy Conversion："AC Machine Stator"
• 感应电流与转差率：EE2E11 Electrical Energy Conversion："Induction Machine"
• 永磁直流电机的电枢电流与转矩：EE2E11 Electrical Energy Conversion："DC Machines"
• 同步转速：三菱电机 FA 常见问题（日文）
• 变频器上改变电机转向：东芝产业机器系统 常见问题（日文）
• 变频器输入相序：施耐德电气 FAQ FA23680
• 相序表（检相器）与电机转向：松下 TERASU 用语集（日文）
• 液体倒流造成的反转：KSB："Reverse Running Speed"