電機繞組的基本參數(shù)及常用名詞術語(新、選)

1、電機繞組的基本參數(shù)及常用名詞術語一：繞組的基本參數(shù)1.機械角度與電氣角度電機繞組分布鐵心槽內(nèi)時必須按一定規(guī)律嵌放與聯(lián)接，才能輸出對稱的正弦交流 電或產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。除與其它一些參數(shù)有關外，反映各線圈和繞組間相對位置的規(guī)律 時，我們還要用到電氣用度這個概念。從機械學中知道可以把圓等分成 360°，這個 360°就是平常所說的機械角度。而在電工學中計量電磁關系的角度單位則叫做電氣 角度，它是將正弦交流電的每一周在橫坐標上等分為 360° , 也就是導體空間經(jīng)過一對 磁極時在電磁上相應變化了 360°電氣角度。因此，電氣角度與機械角度在電機中的 關系為：電氣角度

2、a=極對數(shù) xP x360°。2 .極距繞組的極距是指每磁極所占鐵心圓周表面的距離。一般常指電機鐵心相鄰兩磁極 中心所跨占的槽距，定子鐵心以內(nèi)圓氣隙表面的槽距計算；轉(zhuǎn)子則以鐵心外圓氣隙表 面的槽距來計算。通常極距有兩種表示方法，一種是以長度表示；另一種則以槽數(shù)表 示，習慣上以槽數(shù)表示的較多。3 .節(jié)距電機繞組每個線圈兩元件邊之間所跨占到的鐵心槽數(shù)叫做節(jié)距，也稱跨距。當線 圈元件節(jié)距等于極距對稱為全距繞組；線圈元件節(jié)距小于極距時則稱短距繞組；而當 線圈元件節(jié)距大于極距時則稱長距繞組。由于短距繞組具有端部較短電磁線用料省和 功率因數(shù)較高等許多優(yōu)點，因而在應用較多的雙層疊繞組中無一例外的都

3、采用短距繞 組。4.繞組系數(shù)繞組系數(shù)是指交流分布繞組的短距系數(shù)和分布系數(shù)的乘積，即5槽距角 電機鐵心兩相鄰槽之間的電氣角度稱為槽距角，通常用 a 表示，即6相帶 相帶就是指每相繞組在每一個磁極所占的區(qū)域，通常用電氣角度或槽數(shù)表示。如果將三相電機處在每一對磁極下的繞組分成六個區(qū)域則每極下三個。由于槽距角a=360° P/Z如該電機為4極24槽故每相每區(qū)域的寬度為 qa二Z/6P*360P/Z=60°,按 這樣分布繞嵌的繞組就稱為 60°相帶繞組。因 60°連續(xù)相帶繞組所具有明顯優(yōu)勢， 故在三相電機中絕大多數(shù)都采用這種繞組。7每極每相槽數(shù) 每極每相槽數(shù)是指每

4、相繞組在每一個磁極所分占的槽數(shù)，每極每相繞組內(nèi)應 繞的線圈數(shù)就依據(jù)它確定。即q=Z/2PmZ ：鐵心槽數(shù)； 2P ：電機極數(shù)； m 電機相數(shù)。8每槽導體數(shù) 電機繞組的每槽導體數(shù)應為整數(shù)，雙層繞組的每槽導體數(shù)還應為偶數(shù)整數(shù)。繞線轉(zhuǎn)子繞組的每槽導體數(shù)由其開路電壓確定，中型電機繞線轉(zhuǎn)子的每槽導體數(shù)須等于 2。定子繞組的每槽導體數(shù)可由下式計算：Nsi=Nfc imlal/ZINsi :定子繞組每槽導體數(shù)；N1：按氣隙磁密計算的每槽導體數(shù)；ml定子繞組相數(shù)；al:定子繞組并聯(lián)支路數(shù)；Z1 :定子槽數(shù)。9每相串聯(lián)導體數(shù)每相串聯(lián)導體數(shù)是指電機內(nèi)每相繞組串聯(lián)的總線匝數(shù)。不過該串聯(lián)總線匝數(shù) 與每相繞組內(nèi)的并聯(lián)支

5、路數(shù)有關，如電機的并聯(lián)支路數(shù)為 1 路接法，那么該電機各極 下線圈所有串聯(lián)線匝數(shù)均應相加而成為相繞組的總線匝數(shù)。如電機的每相繞組內(nèi)有多 條并聯(lián)支路數(shù)，即電機為 2 路接法、 3 路接法等，此時每相串聯(lián)導體數(shù)則只能以其中 一路繞組所串聯(lián)的線匝數(shù)為準。因為相繞組內(nèi)各支路中的串聯(lián)線匝數(shù)是相同的，并聯(lián) 起來接成相繞組后其串聯(lián)線匝是不可能增加。10總線圈數(shù)電機內(nèi)的繞組是由各種大小不一形狀各異的線圈組成的。由于每線圈都有兩個元 件邊嵌入鐵心槽內(nèi)，也就是說每個線圈要嵌入兩個槽。在單層繞組中因每槽內(nèi)只嵌一 個線圈元件邊，所以總線圈數(shù)就只等于總槽數(shù)的一半；雙層繞組中因每槽內(nèi)上下層要 嵌入兩個線圈元件邊，因此它的

6、總線圈數(shù)就等于的鐵心槽數(shù)。二繞組常用名詞及含義1線匝：在定子或轉(zhuǎn)子鐵心的兩個槽中由 1 根導線繞過一圈，或多根導線并繞 同時繞過一圈，就稱為一匝。通常所講的電機繞組匝間短路，就是指繞組的線匝與線 匝之間因絕緣損壞而碰在一起所造成的短路。2線圈：由一匝或若干匝幾何形狀相同，截面積相同的線匝串聯(lián)而成的一束線 匝，稱為線圈。3極相組：在交流電機中凡是一個極距下屬于同相繞組的 q 個線圈串接成一組， 就稱為極相組，也叫線圈組。極相組內(nèi)各個線圈的電流方向、電磁作用都是相同的， 這幾個線圈共同產(chǎn)生該相繞組中的磁極。并且極相組還是交流電機繞組嵌繞和聯(lián)接的 基礎。4并聯(lián)支路：交流電機中一個或多個極相組按規(guī)定接

7、法聯(lián)接起來的一組或多組 線圈，就稱為并聯(lián)支路。額定功率小的電機，一般只須將繞組的所有極相組按規(guī)定接 法依次串聯(lián)接成一路，然后接入電源即可。但額定功率較大的電動機因所需電流比較 大，此時就要把繞組所有的極相組先分別串聯(lián)成兩條或多條支路，接著再按規(guī)定的接 線方式并聯(lián)接入電源，這就是并聯(lián)支路。5相繞組：相繞組指由一條或多條并聯(lián)支路按規(guī)定接法，通過串、并聯(lián)接起來 的一套繞組。 在三相電機中就有三套在空間位置上互差 120 °電氣角度， 但完全相同 而各自聯(lián)接的獨立繞組。三相異步電動機繞組及其聯(lián)接三相異步電動機的繞組有兩部分 ,即嵌置在定子鐵心槽內(nèi)與電源相聯(lián)接的定子繞 組 ,以及經(jīng)短路后自成回

8、路的轉(zhuǎn)子繞組。繞組為在空間上互差120°電角度的三相對稱繞組。當在該三相對稱繞組內(nèi)接入三相對稱交流電源時，電動機定、轉(zhuǎn)子氣隙中將產(chǎn) 生一個旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場切割定、轉(zhuǎn)子繞組而分別在其中感生電動勢，轉(zhuǎn)子電動勢 則在自成閉合回路中的轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)產(chǎn)生短路電流。轉(zhuǎn)子電流與氣隙中旋轉(zhuǎn)磁場相互作 用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子以機械能去拖動負載旋轉(zhuǎn)。因此三相異步電動機的定、轉(zhuǎn) 子繞組，在完成電機的機電能量轉(zhuǎn)換過程中具有相當重要的作用。三相異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組有鼠籠型和繞線型兩類形式。鼠籠型繞組分為：單鼠 籠、雙鼠籠和深槽鼠籠三種， 通常它們均用純鋁一次鑄成， 故其構造簡單而結構堅固。 繞線型繞組則較為復

9、雜，當電動機容量較小時多采用與定子繞組相同的疊繞組，容量 較大的電動機則多采用相式波形繞組。三相異步電動機定子繞組的型式比較多，按照它們不同的分布組合方式和特點分 為：1根據(jù)繞組線圈元件邊在槽內(nèi)的不同布置形式可分為單層繞組、雙層繞組和單 雙層混合繞組。2根據(jù)繞組端部接線方式的不同，可以分為疊繞組和波繞組。 3根據(jù)繞組布置形式及端部形狀的不同，分為鏈式繞組、交叉鏈式繞組、同心式繞組、雙層疊繞組等。4根據(jù)繞組線圈制造工藝的不同，分為集中式繞組和分布式繞組及散繞線圈與 成形線圈等。5根據(jù)電動機每極每相槽數(shù)在定子鐵心空間所占電角度的數(shù)值， 分為 30°、60°、 120°

10、相帶繞組。因 60°相帶繞組的分布系數(shù)較高而且聯(lián)接較簡單，故絕大多數(shù)三相 電機均采用 60 相帶繞組。第 1 節(jié) 繞組的類型與特點 三相異步電動機的定子繞組都為分布式繞組，其常用繞組的類型及特點如下： 一、 單層繞組 單層繞組就是在每個定子槽內(nèi)只嵌置一個線圈有效邊的繞組，因而它的線圈總數(shù) 只有電機總槽數(shù)的一半。單層繞組的優(yōu)點是：繞組線圈少工藝比較簡單；沒有層間絕 緣故槽的利用率高；單層結構不會發(fā)生相間擊穿故障等。缺點則是：繞組產(chǎn)生的電磁 波形不夠理想，電機的鐵損和噪音都較大且起動性能也稍差，故單層繞組一般只用于 小容量異步電動機中。單層繞組按照其線圈的形狀和端接部分排列布置的不同，分

11、為 鏈式繞組、交叉鏈式繞組、同心式繞組和交叉式同心繞組等。1鏈式繞組 是由具有相同形狀和寬度的單層線圈元件所組成，因其繞組端部各個線圈象套起 的鏈環(huán)一樣而得名。單層鏈式繞組應特別注意的是其線圈節(jié)距必須為奇數(shù)，否則該繞 組將無法排列布置。2交叉鏈式繞組當每極每相槽數(shù)為大于 2 的奇數(shù)時鏈式繞組將無法排列布置，此時就需采用 具有單、雙線圈的交叉鏈式繞組。交叉鏈式繞組與鏈式繞組的排列方法相同，但其極 相組內(nèi)的線圈數(shù)不相等且線圈的節(jié)距也不相等。3同心式繞組 該繞組在同一極相組內(nèi)是由節(jié)距不等的大小線圈組成。極相組內(nèi)的所有線圈 圍抱同一圓心而得名。4交叉同心式繞組當每極每相槽數(shù)為大于 2 的偶數(shù)時則采用交

12、叉同心式繞組的形式。 單層同心式繞組和交叉同心式繞組的優(yōu)點為繞組的繞線、嵌線較為簡單，缺點為 線圈端部過長耗用導線過多。 現(xiàn)偶有用在小容量 2極 4極電動機以外，目前很少采用。二、 雙層繞組 雙層繞組的優(yōu)點是可以任意選用合適的短距繞組以改善電磁波形，以及可用分數(shù) 槽繞組來削弱高次諧波等。在使用雙層繞組后電動機的電磁性能、力能指標及起動特 性都比單層繞組好。雙層繞組的鐵心槽內(nèi)每槽均嵌放有兩個線圈元件邊，當線圈元件 的一個線圈邊嵌放在某一槽內(nèi)的下層，其另一個線圈邊則放在另一槽內(nèi)的上層，雙層 繞組有疊繞組和波繞組兩種。1雙層疊繞組當雙層疊繞組在每極每相槽數(shù)為整數(shù)時，每個極相組則由 q 個線圈串聯(lián)組成

13、。雙 層疊繞組根據(jù)節(jié)距的不同，又分為全節(jié)距和短節(jié)距兩種雙層疊繞組。在該繞組的每個 槽內(nèi)均嵌放兩個線圈元件邊分上下層布置，每個線圈的兩元件邊分處于繞組節(jié)距兩槽 的上、下層。線圈元件則用相同尺寸和形狀的繞線模繞制，因而繞組的端部排列整齊 結構牢固且使用壽命長。同時雙層疊繞組還是一種電氣性能優(yōu)良的繞組，故被普遍應 用于三相異步電動機的定、轉(zhuǎn)子繞組中。2雙層波繞組 多用于大中型三相繞線轉(zhuǎn)子電動機轉(zhuǎn)子繞組及大型電動機的定子繞組。由于波繞 組多采用扁銅導線彎制而成線圈，故其制造工藝較為復雜。三單雙層混合繞組四分數(shù)槽繞組第 2 節(jié) 定子疊繞組的特點 三相異步電動機定子繞組的聯(lián)接必須保證使每個線圈元件都符合建

14、立一個旋轉(zhuǎn) 磁場的整體要求。聯(lián)接時首先應將各個線圈元件接成或繞成極相組；再把各個極相組 聯(lián)接成并聯(lián)支路或相繞組（指單路接法時） ；然后將各極相組聯(lián)接成相繞組并接上引 出線。定子繞組根據(jù)電動機的極數(shù)與繞組實際形成極數(shù)的關系，分為顯極和庶極兩種 接法。一、 顯極接法與庶極接法的區(qū)別 三相異步電動機繞組在采用顯極接法時，它的每個極相組（或線圈）均形成一個 磁極的極性，因而電動機繞組的極相組數(shù)與其極數(shù)相等。為了使磁極的極性符合旋轉(zhuǎn) 磁場按N極、S極相互交替產(chǎn)生的要求，故相鄰兩極相組內(nèi)的電流方向必須是相反的 在進行實際接線時，相鄰兩極相組必須按尾端與尾端相接、首端與首端相聯(lián)，也就是 習慣上所講的每相繞組

15、內(nèi)各極相組按“頭與頭相接、尾與尾相聯(lián)”進行聯(lián)接，也稱為 反串聯(lián)接法。 60°相帶和 30°相帶繞組都采用顯極接法。在庶極接法的繞組中它的每個極相組（或線圈）則產(chǎn)生兩個磁極的極性，繞組的 極相組數(shù)僅為電動機極數(shù)的一半，而另外半數(shù)的磁極則由極相組所產(chǎn)生磁通共同形 成。在庶極接法的繞組中每個極相組所產(chǎn)生磁極的極性都是相同的，因而在各相中所 有極相組內(nèi)的電流方向也都相同。即每相內(nèi)相鄰兩極相組的聯(lián)接應按首端與尾端相 接，也就是按“頭與尾相接、尾與頭相聯(lián)”的順串聯(lián)接法。采用庶極接法的繞組為 120°相帶繞組。二、繞組的顯極接法顯極接法是三相異步電動機定子繞組應用最廣泛最普遍的接法，就是三相同步電動機和三相交流發(fā)電機的定子繞組也都采用這種接法。下面將分別介紹該接法的各種聯(lián)接1 極相組首尾端的確定在繞組的接線過程中，習慣上都喜歡在確定極相組的首尾端后再進行下一步的聯(lián) 接。因為每個極相組都有兩根出線端，即一根首端與一根尾端。而在一臺三相多 極電動機的繞組中其出線端將非常多，對如此眾多的出線端不作統(tǒng)一規(guī)定則在聯(lián) 接時極易接錯。因此我們規(guī)定繞組線端的首端用箭頭的箭尾表示，用符號O X代表 電流進入