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word.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