（完整版）電動(dòng)機(jī)繞組基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介

1、（完整版）電動(dòng)機(jī)繞組基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介第一章電動(dòng)機(jī)繞組基礎(chǔ)知識(shí)繞組是電動(dòng)機(jī)進(jìn)行電磁能量轉(zhuǎn)換與傳遞，從而實(shí)現(xiàn)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的關(guān)鍵部件。繞組是電動(dòng)機(jī)最重要的組成部分，又是電動(dòng)機(jī)最容易出現(xiàn)故障的部分，所以在電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)繞組有關(guān)的若干基礎(chǔ)知識(shí)。第一節(jié)電動(dòng)機(jī)繞組的類別電動(dòng)機(jī)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(jiǎn)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(dòng)機(jī)定子上的主磁極 繞組和換向極繞組，是集中式繞組。對(duì)于三相電動(dòng)機(jī)而言，如果每相 繞組在每個(gè)磁極下只占有一個(gè)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組以及三相電動(dòng)機(jī)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(zhǎng)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(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組以及三相交流單速電動(dòng)機(jī)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(zhǎng)距繞組繞組的節(jié)距大于極距的繞組，叫做長(zhǎng)距繞組。除了在三相交流單繞組多速電動(dòng)機(jī)中會(huì)有長(zhǎng)距繞組以外，一般情況下，不用長(zhǎng)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(dòng)機(jī)中

3、應(yīng)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(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)以及功率在 10 千瓦以上的三相電動(dòng)機(jī)。3、單雙層繞組有少數(shù)三相異步電動(dòng)機(jī)，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(lái)的。1、整數(shù)槽繞組2、分?jǐn)?shù)槽繞組三相電動(dòng)機(jī)繞組中，每極每相槽數(shù)為分?jǐn)?shù)的叫分?jǐn)?shù)槽繞組。分?jǐn)?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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)的樞（shu ），以及三相電動(dòng)機(jī)的定子繞組和容量較小的三相電動(dòng)機(jī)繞線型轉(zhuǎn)子繞組。2波繞組通常應(yīng)用于 4 極及 4 極以上的直流電動(dòng)機(jī)的電樞，以及容量較大的三相電動(dòng)機(jī)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(jiǎn)單，造價(jià)較低，可靠性較高，在三相及單相交流電動(dòng)機(jī)中，籠型轉(zhuǎn)子繞組的應(yīng)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(fù)雜，造價(jià)較高，通 常只應(yīng)用于要求具有較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及可有一定調(diào)速范圍的三相電動(dòng)機(jī)。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(diǎn)為每個(gè)線圈組形成一個(gè)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(yīng)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(diǎn)為每個(gè)線圈組形成兩個(gè)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(yīng)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(dòng)機(jī)中較為常用。第二節(jié) 電動(dòng)機(jī)繞組的部分常用名詞和術(shù)語(yǔ)一、線圈、線圈總數(shù)1 、線圈

6、電動(dòng)機(jī)繞組是由若干個(gè)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(dǎo)線構(gòu)成，也可由單匝導(dǎo)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(gè)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(shí)，線圈總數(shù)為 18，用于雙層繞組時(shí)，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(duì)于電流較大的電動(dòng)機(jī)，為了便于線圈的繞制及嵌線，通常不采 用單根大截面的導(dǎo)線，而用截面較小的多根導(dǎo)線合并在一起繞制線圈。這合

7、并在一起的導(dǎo)線根數(shù)，即并繞根數(shù)。當(dāng)拆除鐵心中的舊線圈時(shí)， 須注意該線圈是否由多根導(dǎo)線并繞，并應(yīng)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(duì)于大電流電動(dòng)機(jī)，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(dǎo)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(gè)支路的串聯(lián)導(dǎo)體 總數(shù)及線規(guī)應(yīng)相同，否則易造成環(huán)流和發(fā)熱。當(dāng)修理繞組重繞拆線時(shí)， 每槽導(dǎo)體數(shù)即鐵心每個(gè)槽中所嵌入的導(dǎo)體數(shù)。對(duì)于單層繞組而言， 每槽導(dǎo)體數(shù)即一只線圈的匝數(shù)。對(duì)于雙層繞組而言，每槽導(dǎo)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(shí)，不能忽視線圈的并繞根數(shù)。今假設(shè)有一個(gè)鐵心，每槽內(nèi)可數(shù)

8、出的導(dǎo)體數(shù)為 48，但經(jīng)查明該線圈系三根導(dǎo)線并繞，故每槽導(dǎo)體的有效數(shù)應(yīng)是16348根，務(wù)請(qǐng)注意，不能誤解成48 根。在修理手冊(cè)中列出的每槽導(dǎo)體數(shù)，均是指每槽導(dǎo)體的有效數(shù)。 四、磁極對(duì)數(shù)、同步轉(zhuǎn)速1 、磁極對(duì)數(shù) 磁極對(duì)數(shù)簡(jiǎn)稱極對(duì)數(shù)。電動(dòng)機(jī)繞組通電后所行成的磁極是以 N 極和 S 極成對(duì)的形式出現(xiàn)的。在 2 極電動(dòng)機(jī)中因只有一對(duì)磁極，所以極對(duì)數(shù) p=1；在 4 極電動(dòng)機(jī)中有 2 對(duì)磁極，所以 p=2。同理，6 極電動(dòng)機(jī)，p=3;8 極電動(dòng)機(jī)，p=4。因?yàn)閜 磁極對(duì)數(shù)，則磁極數(shù)顯然是 2p,而且磁極數(shù)應(yīng)是偶數(shù)。2 、同步轉(zhuǎn)速交流電動(dòng)機(jī)定子繞組通電后所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，即該電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。異步電

9、動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)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(duì)數(shù)和頻率的關(guān)系五、機(jī)械角度、電角度與槽電角度1 、機(jī)械角度與電角度按照幾何學(xué)的方法，把一個(gè)圓周劃分為 360 個(gè)等分，其中每一等分即 1 度共 360 度。這樣劃分的角度稱為機(jī)械角度或幾何角度。在電動(dòng)機(jī)中，把一對(duì)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(jī)械角度的關(guān)系可用下式計(jì)算： 電角度=極對(duì)數(shù)3600或 電角度=極數(shù)180各種極數(shù)的電動(dòng)機(jī)，其鐵心圓周電角度見(jiàn)表 1-2. 表 1-2 各種極數(shù)電動(dòng)機(jī)的電角度2、槽電角度電動(dòng)機(jī)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(jì)算：Zp Z p a 001802360?=式中p 極對(duì)數(shù)； Z 鐵心槽數(shù)。六、極距、節(jié)距1、極距極距 是指電動(dòng)機(jī)每個(gè)磁極沿氣隙圓周表面所占的距離。 有槽數(shù)和長(zhǎng)度兩種表示方法： （1）用槽數(shù)表示pZ 2=（槽) 式中Z 交流電動(dòng)機(jī)定子槽數(shù)，直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子槽數(shù)； p 磁極對(duì)數(shù) （2）用長(zhǎng)度表示p D2=式中D2、節(jié)距y節(jié)距是指一個(gè)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(xí)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(dāng)線圈節(jié)距 y= 是，稱為整距繞組，又稱全距繞組；當(dāng) y 時(shí)，稱為長(zhǎng)距繞組。 直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組（轉(zhuǎn)子繞組）的節(jié)距較交流電動(dòng)機(jī)的節(jié)距復(fù)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(dòng)機(jī)每相繞組在每個(gè)磁極下所占的槽數(shù)， 其值可用下式計(jì)算：pmZ q 2=式中Z 定子槽數(shù)p 磁極對(duì)數(shù)；m 相數(shù)。對(duì)于三相電動(dòng)機(jī)而言，可得每極每相槽數(shù) PZ q 6=。 可為整數(shù)也可為分?jǐn)?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?jǐn)?shù)。q 是整數(shù)時(shí)稱為整數(shù)槽繞組，q 是分?jǐn)?shù)時(shí)稱為分?jǐn)?shù)槽繞組。中小型三相電動(dòng)機(jī)，大多為整數(shù)槽繞組（通常72=q ），僅在某些場(chǎng)合下，如上述六極和八極兩種電動(dòng)機(jī)為通用同一種鐵心沖片，故使 8 極電動(dòng)機(jī)采用分?jǐn)?shù)槽繞組。若 1=q ，即每個(gè)極下每相繞組只占一個(gè)槽時(shí)，就成為集中式繞組。當(dāng) 1q ，就稱為分布式繞組。八、極相組數(shù)對(duì)于三相交流電動(dòng)機(jī)，把屬于同一相并形成同一磁極的線圈（一個(gè)或多個(gè)）定為一組，稱之為極相組，又稱線圈組，習(xí)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(duì)數(shù)（p ）。九、

13、相帶從廣義上看，三相電動(dòng)機(jī)繞組的相帶，可理解為：在槽電勢(shì)矢量星形圖上，同一相的全部槽電矢量（負(fù)相號(hào)已歸入正相號(hào)）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(shì)矢量圖上，因=a 200，所以相帶為 2003=600 三相單速電動(dòng)機(jī)繞組， 通常均為 600q 所占區(qū)間的電角度）Y 300.對(duì)于單繞組多速電動(dòng)機(jī)，除 600相帶外，還會(huì)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(jì)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(chǎng)優(yōu)化電動(dòng)機(jī)性能；但另一方面，一相所屬全部導(dǎo)體基波的合成電勢(shì)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(shì)的矢量和一相所屬全部槽電勢(shì)的一般情況下，分布系數(shù) d K 的值可用下式計(jì)算： 2sin 2sina q qa K d =式中q 每極每相槽數(shù)；a 槽電角度。計(jì)算所得的 d K 值應(yīng)小于 1，但如果對(duì)集中式繞組而言，因 1=q ， 所以d K =1。 【 例 1-1】 試計(jì)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(shì)矢量圖上求出， 方法是：將一相所含全部槽電勢(shì)矢量，用投影和三角函數(shù)計(jì)算出矢量和，然后除以這些槽電勢(shì)矢量的算數(shù)和，即得分布系數(shù) d K 。利用槽電勢(shì)矢量圖求分布系數(shù)的方法，可應(yīng)用于任何繞組，無(wú)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(chǎng)優(yōu)化電動(dòng)機(jī)性能，并可使線圈端部長(zhǎng)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(shì)因而也有所減小，短距系數(shù)y Ky Ky K =整距線圈合成電勢(shì)短距線圈合成電勢(shì)y K 的值可用下式計(jì)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(zhǎng)）的電角度。計(jì)算所得的 y K 值應(yīng)小于 1，但若對(duì)整距繞組而言，因 y=,故得12sin= y K要