電機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)及繞組下線·2

1、電機(jī)下線 16 一 實(shí)訓(xùn)目的1本次實(shí)訓(xùn)為電機(jī)繞組實(shí)訓(xùn)，通過實(shí)訓(xùn)能夠進(jìn)一步的了解電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成。2 通過本次的電機(jī)實(shí)訓(xùn)，能夠更深入的了解電機(jī)的運(yùn)行原理，會(huì)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組進(jìn)行正確的三角形或者星型連接。3加深理解三相電動(dòng)機(jī)的工作原理,組成結(jié)構(gòu)。 二 異步電機(jī)的基礎(chǔ)理論2.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的種類很多，但各類三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是相同的，它們都由定子和轉(zhuǎn)子這兩大基本部分組成。圖2.1.1所示為三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖。 圖2.1.1 封閉式三相籠型異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖 1軸承；2前端蓋；3轉(zhuǎn)軸；4接線盒；5吊環(huán)；6定子鐵心；7轉(zhuǎn)子；8定子繞組；9機(jī)座；10后端蓋；11

2、風(fēng)罩；12風(fēng)扇（一）定子和轉(zhuǎn)子（1）轉(zhuǎn)子鐵心 是用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上，作用和定子鐵心相同，一方面作為電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，一方面用來安放轉(zhuǎn)子繞組。（2）轉(zhuǎn)子繞組 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組分為繞線形與籠形兩種，由此分為繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)與籠形異步電動(dòng)機(jī)。 繞線形繞組 與定子繞組一樣也是一個(gè)三相繞組，一般接成星形，三相引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上的三個(gè)與轉(zhuǎn)軸絕緣的集電環(huán)上，通過電刷裝置與外電路相連，這就有可能在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻或電動(dòng)勢以改善電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能，見圖2.1.2： 1集電環(huán)；2電刷；3變阻器 圖2.1.2 繞線形轉(zhuǎn)子與外加變阻器的連接 籠形繞組 在轉(zhuǎn)子鐵心的每一個(gè)槽中插入一根銅

3、條，在銅條兩端各用一個(gè)銅環(huán)（稱為端環(huán)）把導(dǎo)條連接起來，稱為銅排轉(zhuǎn)子，如圖2.1，3所示。也可用鑄鋁的方法，把轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和端環(huán)風(fēng)扇葉片用鋁液一次澆鑄而成，稱為鑄鋁轉(zhuǎn)子，如圖2.1.4所示。100kW以下的異步電動(dòng)機(jī)一般采用鑄鋁轉(zhuǎn)子。 2.1.3銅排轉(zhuǎn)子 2.1.4鑄鋁轉(zhuǎn)子 2）定子。定子是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的部分。三相異步電動(dòng)機(jī)的定子主要由機(jī)座、定子鐵芯、定子繞組三部分組成。 機(jī)座是由鑄鐵或鑄鋼制成，在機(jī)座內(nèi)裝有定子鐵芯，鐵芯是由互相絕緣的硅鋼片疊成。鐵芯的內(nèi)圓周表面沖有均勻分布的平行槽，在槽中放置了對(duì)稱的三相繞組。 定子鐵芯：定子鐵芯是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，由相互絕緣的厚度為0.5mm的硅鋼片疊壓而

4、成。定子鐵芯硅鋼片的內(nèi)圓上沖有均勻分布的槽，槽內(nèi)嵌放定子繞組，定子鐵芯結(jié)構(gòu)和鐵芯片形狀如圖2.1.5所示。圖2.1.5定子鐵芯結(jié)構(gòu)和鐵芯片形狀 定子繞組：定子繞組是電動(dòng)機(jī)的電路部分，由三相對(duì)稱繞組組成。定子繞組一般采用聚酯漆包圓銅線或雙玻璃絲包扁銅線繞制，按照一定的空間角度依次嵌入定子鐵芯槽內(nèi)，繞組與鐵芯之間墊放絕緣材料，使其具有良好的絕緣性能。 三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組共有六個(gè)引線端，固定在接線盒內(nèi)的接線柱上，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，U1、V1、W1表示各相繞組的始端（首端），U2、V2、W2表示末端。舊標(biāo)準(zhǔn)用D1、D2、D3、D4、D5、D6表示繞組的始末端。三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組在機(jī)座接線盒

5、內(nèi)的接線次序如圖2.1.6所示。定子繞組有星形和三角形兩種接法。為了便于接線，將三相繞組的六個(gè)出線端引到接線盒中。若把U2、V2、W2接在一起，U1、V1、W1分別接到電源的L1、L2、L3各相電源上，電動(dòng)機(jī)就為星形接法，如圖2.1.6（a）所示。如把U1和W2、V1或U2、W1和V2接在一起，再從三個(gè)連接端處分別接到電源L1、L2、L3各相電源上，就是三角形接法，如圖2.1.5（b）所示。實(shí)際接線時(shí)究竟采用哪一種接法，要根據(jù)電動(dòng)機(jī)繞組的額定電壓和電源的電壓來確定。圖2.1.6三相異步電動(dòng)機(jī)繞組接線 機(jī)座：機(jī)座是電動(dòng)機(jī)用于支撐定子鐵芯和固定端蓋的。機(jī)座通常為鑄鐵件，大型異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座一般用鋼板

6、焊成，微型電動(dòng)機(jī)的機(jī)座采用鑄鋁件。封閉式電機(jī)的機(jī)座外面有散熱筋以增加散熱面積，防護(hù)式電機(jī)的機(jī)座兩端端蓋有開封孔，是電動(dòng)機(jī)內(nèi)外的空氣可直接對(duì)流，以利于散熱。圖2.2.5三相定子繞組AX、BY、CZ（二） 其他附件1.端蓋：支撐作用。2.軸承：連接轉(zhuǎn)動(dòng)部分與不動(dòng)部分。3.軸承端蓋：保護(hù)軸承。4.風(fēng)扇：冷卻電動(dòng)機(jī)。2.2三相交流電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生三相繞組在空間互隔120°排列，現(xiàn)向三相繞組中分別列入三相電流Iu、Iv、Iw則每個(gè)繞組都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)按正弦變化的磁場。分析五個(gè)瞬間的合成磁場。為分析方便，規(guī)定：電流為正值時(shí)，由繞組的首端流入，從尾端流出。（一） 基本原理 為了說明三相異步電動(dòng)機(jī)的工

7、作原理，我們做如下演示實(shí)驗(yàn)，如圖2.2.1所示圖2.2.1異步電動(dòng)機(jī)工作原理當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵與閉合的導(dǎo)體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，鼠籠式導(dǎo)體切割磁力線而在其內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流。感應(yīng)電流又使導(dǎo)體受到一個(gè)電磁力的作用，于是導(dǎo)體就沿磁鐵的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來，這就是異步電動(dòng)機(jī)的基本原理。（二） 旋轉(zhuǎn)磁場 （1）.圖2.2.2表示最簡單的三相定子繞組AX、BY、CZ，它們?cè)诳臻g按互差1200的規(guī)律對(duì)稱排列。并接成星形與三相電源U、V、W相聯(lián)。則三相定子繞組便通過三相對(duì)稱電流：隨著電流在定子繞組中通過，在三相定子繞組中就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 圖2.2.2相異步電動(dòng)機(jī)定子接線當(dāng)wt=00時(shí)，AX繞組中無電流；為負(fù)

8、，BY繞組中的電流從Y流入B1流出；為正，CZ繞組中的電流從C流入Z流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖2.2.5（a）所示。當(dāng)wt=1200時(shí)，BY繞組中無電流；為正，AX繞組中的電流從A流入X流出；為負(fù)，CZ繞組中的電流從Z流入C流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖2.2.5（b）所示。當(dāng)wt=2400時(shí)，CZ繞組中無電流；為負(fù)，AX繞組中的電流從X流入A流出；為正，BY繞組中的電流從B流入Y流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖2.2.5（c）所示。 圖2.2.5三相定子繞組AX、BY、CZ可見，當(dāng)定子繞組中的電流變化一個(gè)周期時(shí)，合成磁場也按電流的相序方向在空間旋轉(zhuǎn)一周。

9、隨著定子繞組中的三相電流不斷地作周期性變化，產(chǎn)生的合成磁場也不斷地旋，因此稱為旋轉(zhuǎn)磁場。（2）.旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向與繞組中電流的相序有關(guān)。相序A、B、C順時(shí)針排列，磁場順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，若把三根電源線中的任意兩根對(duì)調(diào)，例如將B相電流通入C相繞組中，C相電流通入B相繞組中，則相序變?yōu)椋篊、B、A，則磁場必然逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。利用這一特性我們可很方便地改變?nèi)嚯妱?dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。 定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場后，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條（鼠籠條）將切割旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的電流又與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，電磁力產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場方向以n1的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)起來。2.3交流繞組的基本

10、知識(shí)交流繞組是把屬于同相的導(dǎo)體繞成線圈，再按照一定的規(guī)律，將線圖串聯(lián)或并聯(lián)起來。交流繞組通常都繞成開啟式，每相繞組的始端和終端都引出來，以便于接成星形或三角形。1繞組的基本術(shù)語（1）線圈、線圈組、繞組線圈也稱繞組元件，是構(gòu)成繞組的最基本單元，它是用絕緣導(dǎo)線按一定形狀繞制而成的，可由一匝或多匝組成；多個(gè)線圈連成一組就稱為線圈組；由多個(gè)線圈或線圈組按照一定規(guī)律連接在一起就形成了繞組，圖2.3.1所示為常用的線圈示意圖。線圈嵌放在鐵心槽內(nèi)用，不能直接轉(zhuǎn)換能量，稱為端部。圖2.3.1常用的線圈示意圖（2）極距極距是指交流繞組一個(gè)磁極所占有定子圓周的距離，一般用定子槽數(shù)來表示。即 式中 Z1定子鐵心總槽

11、數(shù)； 2P磁極數(shù)；極距。（3）線圈節(jié)距Y一個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊所跨定于圓周的距離稱為節(jié)距，一般也用定于槽數(shù)來表示。如某線圈的一個(gè)有效邊嵌放在第1而另一個(gè)有效邊放在第6槽，則其節(jié)距Y6-15槽。從繞組產(chǎn)生最大磁勢或電勢的要求出發(fā)，節(jié)距應(yīng)接近于極距，即： Y 當(dāng)Y=時(shí)，稱為整距繞組；Y時(shí)，稱為短距繞組；Y時(shí)，稱為長距繞組。實(shí)際應(yīng)用中，常采用短距和整距繞組，長距繞組一般不采用，因其端部較長，用鋼量較多。（4）機(jī)械角度和電角度一個(gè)圓周所對(duì)應(yīng)的幾何角度為3600角度就稱為機(jī)械角度。而從電磁方面來看，導(dǎo)體每經(jīng)過一對(duì)磁極N、S，電勢就完成一個(gè)交變周期。對(duì)于4電機(jī)，P=2這時(shí)導(dǎo)體每旋轉(zhuǎn)一周要經(jīng)過兩對(duì)磁極，對(duì)應(yīng)的

12、電角度為 2x3600= 7200，若電機(jī)有 P對(duì)極，則：電角度=P×機(jī)械角度（5）每極每相槽數(shù)q每極每相槽數(shù)q是指每相繞組在每個(gè)磁極下占的槽數(shù)，可由下式計(jì)算： q ， 式中相數(shù)。個(gè)增所占的區(qū)域稱為一個(gè)相帶。通常情況下三相異步電動(dòng)機(jī)每個(gè)磁極下可按相數(shù)分為3個(gè)相帶，因一個(gè)磁極對(duì)應(yīng)的電角度為1800，故每個(gè)相帶占有電角度為600稱為600相帶。（6）相距角 槽距角是指相鄰的兩個(gè)槽之間的電角度。可由下式計(jì)算： （7）極相組 極相組是指一個(gè)磁極下屬于同一相的線圈按一定方式串聯(lián)成的線圈組。2交流繞組的基本要求三相異步電動(dòng)機(jī)交流繞組的構(gòu)成主要從設(shè)計(jì)制造和運(yùn)行兩方面考慮。繞組的型式有多種多樣，具體

13、要求為：（1）在一定的導(dǎo)體數(shù)下，繞組的合成電勢和磁勢在波形上應(yīng)盡可能為正弦波，在數(shù)值上盡可能大，而繞組的損耗要小，用鋼量要省。（2）對(duì)三相繞組，各相的電勢和磁勢要求對(duì)稱而各相的電阻和電抗都相同。為此必須保證各繞組所用材料、形狀、尺寸及匝數(shù)都相同且各相繞組在空間的分布應(yīng)彼此相差1200電角度。（3）繞組的絕緣和機(jī)械強(qiáng)度要可靠，散熱條件要好。（4）制造、安裝、檢修要方便。三相交流繞組在槽內(nèi)嵌放完畢后共有6個(gè)出線端引到電動(dòng)機(jī)機(jī)座上的接線盒內(nèi)。高壓大、中型容量的異步電動(dòng)機(jī)三相繞組一般采用星形接法；小容量的異步電動(dòng)機(jī)三相繞組一般采用三角形接法。3三相交流繞組的分布、排列與連接要求三相異步電動(dòng)機(jī)交流繞組的

14、作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，要求交流繞組是對(duì)稱的三相繞組，其分布、排列與連接應(yīng)按下列要求進(jìn)行：（1）各相繞組在每個(gè)磁極下應(yīng)均勻分布，以達(dá)到磁場的對(duì)稱。為此先將定子槽數(shù)按極數(shù)均分，每一等分代表180°電角度（稱為分極）；再把每極下的槽數(shù)分為3個(gè)區(qū)段（相帶），每個(gè)相帶占60°電角度（稱為分相）。（2）各相繞組的電源引出線應(yīng)彼此相隔120°電角度。（3）同一相繞組的各個(gè)有效邊在同性磁極下的電流方向應(yīng)相同，而在異性磁極下的電流方向相反。（4）同相線圈之間的連接應(yīng)順著電流方向進(jìn)行。4交流繞組的分類按槽內(nèi)層數(shù)來分，可分為單層繞組、雙層繞組和單雙層混合繞組；按每極每相所占的槽數(shù)來分，可

15、分為整數(shù)槽繞組和分?jǐn)?shù)槽繞組；按繞組的結(jié)構(gòu)形狀來分，可分為鏈?zhǔn)嚼@組、交叉式繞、同心式繞組、疊繞組和波繞組等。 三 電機(jī)繞組的嵌線3.1繞線工具1.MTL-1電機(jī)裝置MTL-1電機(jī)裝置用于對(duì)我們重裝的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行空載測試兆歐表用于測量電動(dòng)機(jī)對(duì)地的絕緣電阻及檢測電動(dòng)機(jī)是否有漏電現(xiàn)象。手搖式兆歐表主要由手搖發(fā)電機(jī)和表頭兩部分組成。如圖(4)，手搖發(fā)電機(jī)可產(chǎn)生測量用電壓，指針式表頭可指示出被測設(shè)備的絕緣電阻值。表頭內(nèi)的線框上裝有兩個(gè)互成角度的線圈，其中一個(gè)線圈的電流直接來自發(fā)電機(jī)，另一個(gè)線圈的電流也是來自發(fā)電機(jī)，但中間要經(jīng)過被測物體。兆歐表的工作原理如圖(5)，其上有三個(gè)接線端子：L、E和G。L端子接被測

16、物體；E端子接地；G端子為保護(hù)環(huán)。在測電動(dòng)機(jī)的對(duì)地絕緣電阻時(shí)，其導(dǎo)電部位與L端子相接，接地線或設(shè)備的外殼、基座等，與E端子相接。2.劃線板 在下線時(shí)可用劃線板沿著槽口并順著金屬絲的方向輕輕向下劃，使金屬絲一點(diǎn)一點(diǎn)進(jìn)入槽口。劃線板3.壓線板。壓線板是將已下入槽內(nèi)的漆包線壓實(shí)，壓平線圈的專用工具。其形狀如下圖，一般的壓線板的壓腳寬度為槽上部寬度減去0.60.7cm為宜，壓腳尺寸要合適，以便于封合槽口。當(dāng)金屬絲完全進(jìn)入槽口后，用壓線板使絕緣紙包住金屬絲，將壓線板壓在絕緣紙上沿著槽口向里慢慢推使絕緣紙包住金屬絲。（壓線板）4.繞線機(jī)繞線機(jī)是用來繞制電動(dòng)機(jī)線圈和計(jì)數(shù)線圈匝數(shù)的專用工具.如下圖所示： 手搖

17、繞線機(jī)3.2絕緣材料與制作槽楔1)放置槽絕緣將已裁剪好的槽絕緣紙縱向摺成"U"形插入槽中，絕緣紙光面向里，便于向槽內(nèi)嵌線。2)線圈的整理1縮寬用兩手的拇指和食指分別拉壓線圈直線轉(zhuǎn)角部位，將線圈寬度壓縮到能進(jìn)入定子內(nèi)膛而不碰觸鐵心。也可將線圈橫立并垂直于臺(tái)面，用雙手扶著線圈向下壓縮。2扭轉(zhuǎn)解開欲嵌放線圈有效邊的扎線，左手拇指和食指捏住直線邊靠轉(zhuǎn)角處，同樣用右手指捏住上層邊相應(yīng)部位，將兩邊同向扭轉(zhuǎn)，使線圈邊導(dǎo)線扭向一面。3捏扁右手指邊捏邊向下搓，使下層邊梳理成扁平的刀狀，見圖3.2.1 所示。如扁平度不夠可多搓捏幾次。 圖3.2.1 線圈的捏扁梳理示意3）沉邊 (或下層邊)的嵌

18、入右手將搓捏扁后的線圈有效邊后端傾斜靠向鐵心端面槽口，左手從定子另一端伸入接住線圈，如圖3.2.2所示。雙手把有效邊靠左段盡量壓入槽口內(nèi)，然后左手慢慢向左拉動(dòng)，右手既要防止槽口導(dǎo)線滑出，又要梳理后邊的導(dǎo)線，邊推邊壓，雙手來回扯動(dòng)，使導(dǎo)線有圖3.2.2 下層邊的嵌線方法4）浮邊(或上層邊)的嵌入嵌過若干槽的沉邊（或下層邊）后，由嵌線規(guī)律得知，就要嵌入浮邊，當(dāng)嵌入第一個(gè)浮邊后，以后再嵌入的線圈就能進(jìn)行整嵌，而不用吊邊。在浮邊嵌入前要把此邊略提起，雙手拉直、捏扁理順，并放置槽口。再用左手在槽左端將導(dǎo)線定于槽口，右手用劃線片反復(fù)順槽口邊自左向右劃動(dòng)，逐一將導(dǎo)線劈入槽內(nèi)。在槽內(nèi)導(dǎo)線將滿時(shí)，可能影響嵌線的繼續(xù)進(jìn)行，此時(shí)，只要用雙拇指在兩側(cè)按壓已入槽的線圈端部，接著劃線片通劃幾下理順槽內(nèi)導(dǎo)線，把余下的導(dǎo)線又可劃入槽內(nèi)。也可將壓線條從一側(cè)捅入并出到另一側(cè)，再用雙拇指在兩側(cè)按壓壓線條兩端，按壓后抽出壓線條，接著余下的導(dǎo)線又可順利地劃入槽內(nèi)。上層邊的嵌入與浮邊雷同，只是在嵌線前先用壓線塊在層間絕緣上撬壓一遍，將松散的導(dǎo)線壓實(shí)，并檢查絕緣紙的位置，然后再開始嵌入上層邊。5）封槽口導(dǎo)線嵌入槽后，先用壓線塊或壓線條將槽內(nèi)的導(dǎo)線壓實(shí)，方可進(jìn)行封口操作。3.3鏈?zhǔn)嚼@組嵌線Z1=24，P=2，q=2，= 30°其線圈分布如下表： AZBXCY1、23、45