（完整版）電動機繞組基礎(chǔ)知識簡介

1、（完整版）電動機繞組基礎(chǔ)知識簡介第一章電動機繞組基礎(chǔ)知識繞組是電動機進行電磁能量轉(zhuǎn)換與傳遞，從而實現(xiàn)將電能轉(zhuǎn)化為機械能的關(guān)鍵部件。繞組是電動機最重要的組成部分，又是電動機最容易出現(xiàn)故障的部分，所以在電動機的修理作業(yè)中大多屬繞組修理。在本章中，主要介紹與電動機繞組有關(guān)的若干基礎(chǔ)知識。第一節(jié)電動機繞組的類別電動機繞組按其結(jié)構(gòu)可有多種類別，今將數(shù)種較常用的分類簡介于下：一、集中式繞組與分布式繞組1、集中式繞組安裝在凸形磁極鐵心上的繞組，例如直流電動機定子上的主磁極 繞組和換向極繞組，是集中式繞組。對于三相電動機而言，如果每相 繞組在每個磁極下只占有一個槽，在這種情況下，則也是集中式繞組。2、分布式繞

2、組分散布置于鐵心槽內(nèi)的繞組，例如直流電動機的轉(zhuǎn)子繞組以及三相電動機的定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組，都是分布式繞組。二、短距繞組、整距繞組與長距繞組1、短距繞組繞組的節(jié)距小于極距的繞組，叫做短距繞組。短距繞組廣泛應用于直流電動機的轉(zhuǎn)子繞組以及三相交流單速電動機的定子繞組。2、整距繞組繞組的節(jié)距等于極距的繞組，叫做整距繞組，又稱全距繞組或滿距繞組。3、長距繞組繞組的節(jié)距大于極距的繞組，叫做長距繞組。除了在三相交流單繞組多速電動機中會有長距繞組以外，一般情況下，不用長距繞組。三、單層繞組、雙層繞組與單雙層繞組1、單層繞組在鐵心槽內(nèi)僅嵌一層線圈邊的繞組，叫單層繞組。單層繞組在 10 千瓦以下的小功率三相電動機中

3、應用較多。2、雙層繞組在鐵心槽內(nèi)嵌有上、下兩層線圈邊的繞組，叫雙層繞組。雙層繞組廣泛應用于直流電動機以及功率在 10 千瓦以上的三相電動機。3、單雙層繞組有少數(shù)三相異步電動機，定子鐵心的一部分槽中僅嵌入單層線圈邊，而在另一部分槽中則嵌有雙層線圈邊，這種既有單層又有雙層的繞組，即單雙層繞組。這種繞組是由雙層短距繞組演變而來的。1、整數(shù)槽繞組2、分數(shù)槽繞組三相電動機繞組中，每極每相槽數(shù)為分數(shù)的叫分數(shù)槽繞組。分數(shù)槽僅用于雙層繞組。五、600 相帶、300 相帶、和 1200 相帶繞組1、600 相帶繞組相帶為 600 的繞組稱為 600 相帶繞組。通常單速三相電動機都采用 600 相帶繞組.2、30

4、0 相帶繞組在嵌有 Y 和 兩套繞組，Y- 混合連接的三相電動機中，把 600 相帶一分為二，即形成了 300 相帶繞組。3、1200 相帶繞組在單繞組三相多速電動機中，有 1200 相帶繞組六、迭繞組和波繞組1 、迭繞組迭繞組一般應用于直流電動機的樞（shu ），以及三相電動機的定子繞組和容量較小的三相電動機繞線型轉(zhuǎn)子繞組。2波繞組通常應用于 4 極及 4 極以上的直流電動機的電樞，以及容量較大的三相電動機繞線型轉(zhuǎn)子繞組。 七、籠型與繞線型轉(zhuǎn)子繞組 1、籠型轉(zhuǎn)子繞組籠型轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)比較簡單，造價較低，可靠性較高，在三相及單相交流電動機中，籠型轉(zhuǎn)子繞組的應用最為廣泛。2、繞線型轉(zhuǎn)子繞組與籠型相

5、比較，繞線型轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)比較復雜，造價較高，通 常只應用于要求具有較大起動轉(zhuǎn)矩及可有一定調(diào)速范圍的三相電動機。八、顯極式與庶（shu ）極式繞組1 、顯極式繞組顯極式繞組的特點為每個線圈組形成一個磁極，線圈組的數(shù)目與 磁極數(shù)相等。在顯極式繞組中，同一相相鄰的線圈組應形成異性磁極， 故采用“尾尾”或“首首”反串連接。2庶極式繞組的特點為每個線圈組形成兩個磁極，線圈組的數(shù)目為 磁極數(shù)的一半。在庶極式繞組中，同一相鄰的線圈組應形成同性磁極， 故采用“尾-首”或“首-尾”正串連接。庶極式接法的繞組，在三相 單繞組多速電動機中較為常用。第二節(jié) 電動機繞組的部分常用名詞和術(shù)語一、線圈、線圈總數(shù)1 、線圈

6、電動機繞組是由若干個線圈或線圈組組合而成的，所以線圈又稱繞組元件。線圈通常由多匝導線構(gòu)成，也可由單匝導線構(gòu)成。線圈的直線段稱為有效邊，又稱線圈邊，是嵌在鐵心槽中起電磁極能量轉(zhuǎn)換作用的部分。線圈兩端伸出槽外的部分稱為端部，端部起連接兩個有效邊的作用。2 、線圈總數(shù)在單層繞組中，線圈總數(shù)等于鐵心總槽數(shù)的一半；在雙層繞組中， 線圈總數(shù)與鐵心總槽數(shù)相等。例如 36 槽的鐵心，用于單層繞組時，線圈總數(shù)為 18，用于雙層繞組時，線圈總數(shù)為 36。 二、并繞根數(shù)、并聯(lián)路數(shù)1 、并繞根數(shù)對于電流較大的電動機，為了便于線圈的繞制及嵌線，通常不采 用單根大截面的導線，而用截面較小的多根導線合并在一起繞制線圈。這合

7、并在一起的導線根數(shù)，即并繞根數(shù)。當拆除鐵心中的舊線圈時， 須注意該線圈是否由多根導線并繞，并應弄清楚其并繞根數(shù)。 2、并聯(lián)路數(shù)并聯(lián)路數(shù)又稱并聯(lián)支路數(shù)。對于大電流電動機，為了便于線圈的繞制及嵌線，除了上述可用截面較小的多根導線并繞線圈的辦法外， 還可采用增加繞組并聯(lián)路數(shù)的辦法。但要注意，每個支路的串聯(lián)導體 總數(shù)及線規(guī)應相同，否則易造成環(huán)流和發(fā)熱。當修理繞組重繞拆線時， 每槽導體數(shù)即鐵心每個槽中所嵌入的導體數(shù)。對于單層繞組而言， 每槽導體數(shù)即一只線圈的匝數(shù)。對于雙層繞組而言，每槽導體數(shù)的一 半才是一只線圈的匝數(shù)。上面已經(jīng)提及，在拆鐵心中的線圈時，不能忽視線圈的并繞根數(shù)。今假設(shè)有一個鐵心，每槽內(nèi)可數(shù)

8、出的導體數(shù)為 48，但經(jīng)查明該線圈系三根導線并繞，故每槽導體的有效數(shù)應是16348根，務請注意，不能誤解成48 根。在修理手冊中列出的每槽導體數(shù)，均是指每槽導體的有效數(shù)。 四、磁極對數(shù)、同步轉(zhuǎn)速1 、磁極對數(shù) 磁極對數(shù)簡稱極對數(shù)。電動機繞組通電后所行成的磁極是以 N 極和 S 極成對的形式出現(xiàn)的。在 2 極電動機中因只有一對磁極，所以極對數(shù) p=1；在 4 極電動機中有 2 對磁極，所以 p=2。同理，6 極電動機，p=3;8 極電動機，p=4。因為p 磁極對數(shù)，則磁極數(shù)顯然是 2p,而且磁極數(shù)應是偶數(shù)。2 、同步轉(zhuǎn)速交流電動機定子繞組通電后所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，即該電動機的同步轉(zhuǎn)速。異步電

9、動機轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速略低于同步轉(zhuǎn)數(shù)。同步轉(zhuǎn)速n cpn cn C = pf60(轉(zhuǎn)/）：f5060 赫。 同步轉(zhuǎn)速與磁1-1.表 1-1 同步轉(zhuǎn)速與磁極對數(shù)和頻率的關(guān)系五、機械角度、電角度與槽電角度1 、機械角度與電角度按照幾何學的方法，把一個圓周劃分為 360 個等分，其中每一等分即 1 度共 360 度。這樣劃分的角度稱為機械角度或幾何角度。在電動機中，把一對磁極在鐵心圓周上所占有的區(qū)間定為 3600電角度。電角度與機械角度的關(guān)系可用下式計算： 電角度=極對數(shù)3600或 電角度=極數(shù)180各種極數(shù)的電動機，其鐵心圓周電角度見表 1-2. 表 1-2 各種極數(shù)電動機的電角度2、槽電角度電動機鐵

10、心每槽占有的電角度稱為槽電角度。槽電角度 a 可用下式計算：Zp Z p a 001802360?=式中p 極對數(shù)； Z 鐵心槽數(shù)。六、極距、節(jié)距1、極距極距 是指電動機每個磁極沿氣隙圓周表面所占的距離。 有槽數(shù)和長度兩種表示方法： （1）用槽數(shù)表示pZ 2=（槽) 式中Z 交流電動機定子槽數(shù)，直流電動機轉(zhuǎn)子槽數(shù)； p 磁極對數(shù) （2）用長度表示p D2=式中D2、節(jié)距y節(jié)距是指一個線圈的兩條有效邊之間所跨占的槽數(shù)，節(jié)距又稱跨 距，節(jié)距 y 的數(shù)值以槽數(shù)表示，例如：y=8（槽），習慣上以（19） 槽的方式表示，即線圈的一條邊嵌于第 1 槽，另一條邊嵌于第 9 槽， 兩條邊所跨槽的中心線間的距離

11、為8（第1 槽和第9）。當線圈節(jié)距 y= 是，稱為整距繞組，又稱全距繞組；當 y 時，稱為長距繞組。 直流電動機電樞繞組（轉(zhuǎn)子繞組）的節(jié)距較交流電動機的節(jié)距復雜，有第一節(jié)距、第二節(jié)距、合成節(jié)距和換向器節(jié)距之分，將在第二章中介紹。七、每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù) q,是交流電動機每相繞組在每個磁極下所占的槽數(shù)， 其值可用下式計算：pmZ q 2=式中Z 定子槽數(shù)p 磁極對數(shù)；m 相數(shù)。對于三相電動機而言，可得每極每相槽數(shù) PZ q 6=。 可為整數(shù)也可為分數(shù)，例如： 62,3,54=p m Z ， 得：336542=?=pm Z q ，為整數(shù)。 82,3,54=p m Z ，則得：4 1238542

12、=?=pm Z q ，為分數(shù)。q 是整數(shù)時稱為整數(shù)槽繞組，q 是分數(shù)時稱為分數(shù)槽繞組。中小型三相電動機，大多為整數(shù)槽繞組（通常72=q ），僅在某些場合下，如上述六極和八極兩種電動機為通用同一種鐵心沖片，故使 8 極電動機采用分數(shù)槽繞組。若 1=q ，即每個極下每相繞組只占一個槽時，就成為集中式繞組。當 1q ，就稱為分布式繞組。八、極相組數(shù)對于三相交流電動機，把屬于同一相并形成同一磁極的線圈（一個或多個）定為一組，稱之為極相組，又稱線圈組，習慣上又稱“聯(lián)”。 在顯極式繞組中，每相的極相組（線圈組）的組數(shù)等于極數(shù)（p 2）；在庶極式繞組中，每相的極相組（線圈組）的組數(shù)等于極對數(shù)（p ）。九、

13、相帶從廣義上看，三相電動機繞組的相帶，可理解為：在槽電勢矢量星形圖上，同一相的全部槽電矢量（負相號已歸入正相號）所占區(qū)間的電角度叫做相帶。例如在圖 1-10 所示的三相四極 36 槽電勢矢量圖上，因=a 200，所以相帶為 2003=600 三相單速電動機繞組， 通常均為 600q 所占區(qū)間的電角度）Y 300.對于單繞組多速電動機，除 600相帶外，還會出現(xiàn) 1200 相帶和 1800相帶。第三節(jié) 分布系數(shù)。短距系數(shù)和繞組系數(shù)的含義及計算 一、分布系數(shù)d K分布式繞組較之集中式繞組，能充分利用空間位置，并有利于散熱，還可削弱諧波磁場優(yōu)化電動機性能；但另一方面，一相所屬全部導體基波的合成電勢有

14、所減少，分布系數(shù) d K 即反映其減少的程度。d K 的含義可用下式表示：d K = 算術(shù)和一相所屬全部槽電勢的矢量和一相所屬全部槽電勢的一般情況下，分布系數(shù) d K 的值可用下式計算： 2sin 2sina q qa K d =式中q 每極每相槽數(shù)；a 槽電角度。計算所得的 d K 值應小于 1，但如果對集中式繞組而言，因 1=q ， 所以d K =1。 【 例 1-1】 試計算三相四極 36 槽定子繞組的分布系數(shù)d K 。 【 解】33 43632=?=?=p Z q 000203618041802=?=?=Z p ad K =96.01736.035.010sin 330sin 2 20

15、sin 32203sin000=?=? 分布系數(shù) d K 的值，還可以從槽電勢矢量圖上求出， 方法是：將一相所含全部槽電勢矢量，用投影和三角函數(shù)計算出矢量和，然后除以這些槽電勢矢量的算數(shù)和，即得分布系數(shù) d K 。利用槽電勢矢量圖求分布系數(shù)的方法，可應用于任何繞組，無局限性。 表 1-3 為三相 600d K1-3d K二、短距系數(shù) y K短距系數(shù)又稱節(jié)距系數(shù)。短距繞組較之整距繞組，能顯著削弱諧波磁場優(yōu)化電動機性能，并可使線圈端部長度縮短，節(jié)省銅線；但另一方面，采用短距后，線圈內(nèi)基波合成電勢因而也有所減小，短距系數(shù)y Ky Ky K =整距線圈合成電勢短距線圈合成電勢y K 的值可用下式計算：)90sin()2sin(0 yy K y或2cosy K y =式中y 表示線圈節(jié)距 y 較之極距 所短（或長）的電角度。計算所得的 y K 值應小于 1，但若對整距繞組而言，因 y=,故得12sin= y K要