電機與變壓器教案(第17講)

茂名市技工學校文化理論課教案編號：QD-0707-03版本號：A/0流水號：─────────────────────────────────────────────────────────────────────科目：電機與變壓器授課班級：09機電高級①、②班共6頁《電機與變壓器》第十七講課題：單相異步電動機的繞組和嵌線2節(jié)授課日期授課方式講授提問2擬用時間0.5教學目的1.掌握單相異步電動機的定子繞組的組成2.掌握單相異步電動機的定子繞組展開圖的畫法選用教具掛圖模型、自制掛圖重點1.單相異步電動機的定子繞組的組成2.單相異步電動機的定子繞組展開圖的畫法難點單相異步電動機的定子繞組展開圖的畫法教學回顧導(dǎo)入課題復(fù)習：1、給在空間相差90°電角度的兩相繞組通入同相位的交流電，將會產(chǎn)生什么磁場?2、單相罩極異步電動機可以進行正反轉(zhuǎn)運行嗎？導(dǎo)入課題：除凸極式結(jié)構(gòu)的罩極電動機采用集中繞組外，絕大部分的單相異步電動機定子繞組均采用分布式繞組，工作繞組和啟動繞組空間位置上相差90°電角度，嵌入定子鐵心中，再按一定的規(guī)律連接而成。單相異步電動機定子繞組從結(jié)構(gòu)、形式上與三相定子繞組基本一樣。下面我們一起來學習單相異步電動機的繞組構(gòu)成和嵌線方法。授課教師：黃文進教研組審閱：科審閱日期：教學過程第8頁教學過程第7頁一、講授新課（一）繞組的基本術(shù)語1、線圈、線圈組、繞組線圈是用相應(yīng)絕緣等級的絕緣導(dǎo)線按一定形狀、尺寸在繞線模上繞制而成的，可由一匝或多匝組成。多個線圈按一定規(guī)則連接成一組就稱為線圈組,(一般一個相帶為一組），線圈組按照一定規(guī)律連接在一起組成某相繞組。三相電動機有三個繞組，常稱為三相繞組。為了作圖方便，常把線圈畫成近似菱形，如圖5一1所示。圖中直線部分嵌人鐵心槽內(nèi)，進行電磁能量轉(zhuǎn)換，稱為有效邊；伸出鐵心槽外的部分，僅起連接作用，稱為端部。在不影響電磁性能和工藝操作條件下，要盡量縮短線圈端部，節(jié)約導(dǎo)線，也減少漏抗和其他損耗。2、極距：極距是指每一磁極所占圓周的距離（單位cm)，由于鐵心內(nèi)圓周表面均勻分布鐵心槽，所以極距一般多用定子上的槽數(shù)來表示。即：（cm）或（槽）3、線圈節(jié)距一個線圈的兩個有效邊所跨定子圓周的距離稱為節(jié)距，一般也用定子上的槽數(shù)來表示，如某線圈的一個有效邊嵌放在第一槽，另一個有效邊嵌放在第六槽，則其節(jié)距槽，節(jié)距應(yīng)接近于極距，即：。而當時稱為整距繞組，較常用；時稱為短距繞組，可節(jié)省導(dǎo)線，雙層繞組常數(shù)以減少諧波損耗，改善電氣性能。時稱為長距繞組，浪費導(dǎo)線，一般不用。4、機械角度和電角度一個圓周所對應(yīng)的幾何角度為360°，該幾何角度稱為機械角度。從電磁觀點來看，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體每經(jīng)過一對定子磁極N、S，其感生電動勢就完成一個交變周期，相位變化了360°，因而一對磁極占有的是360°電角度。若電機有p對磁極，則相應(yīng)的電角度為，因此：電角度=機械角度5、每極每相槽數(shù)（1）每極每相槽數(shù)每一個極下每個相帶所占的槽數(shù)，稱為每極每相槽數(shù)，可用下式計算：式中──相數(shù)。其中三相：=3；單相電容運行：=2；單相啟動或電容啟動：主繞組=2/3，副繞組=1/3。（2）相帶：60°相帶、90°相帶、120°相帶通常情況下，交流異步電動機每極每相槽數(shù)稱為相帶。每個相帶所占有的多少電角度就稱為多少度相帶，如60°相帶、90°相帶、120°相帶等。對于三相異步電動機的繞組，每個磁極下可分為三個相帶，一個磁極對應(yīng)的電角度為180°，則每個相帶所占有的電角度為60°，稱為60°相帶。而每極每相槽數(shù)就是指這60°相帶中有個槽。所以三相異步電動機的繞組都采用60°相帶法分布。對于單相異步電動機的繞組，每個磁極下可分為二個相帶，一個磁極對應(yīng)的電角度為180°，則有：電容運行的單相異步電動機繞組，主副繞組每個相帶所占有的電角度均為90°，稱為90°相帶，而主副繞組每極每相槽數(shù)均占有個槽。所以電容運行的單相異步電動機的主副繞組都采用120°相帶法分布。電阻啟動或電容啟動的單相異步電動機繞組，主繞組每個相帶所占有的電角度為120（二）電阻啟動或電容啟動電動機定子繞組電阻啟動或電容啟動電動機定子繞組，大多采用同心繞組或鏈繞組，工作繞組占總槽數(shù)的2/3，啟動繞組占總槽數(shù)的1/3。啟動繞組匝數(shù)也較少，一般為工作繞組匝數(shù)的l/2～l/3，而且啟動繞組導(dǎo)線的橫截面積通常為工作繞組的1/2～1/3，因為啟動結(jié)束后，啟動繞組就斷開不工作，所以啟動繞組的電流密度設(shè)計得比較高。例7─1電容啟動單相異步電動機定子槽數(shù)Z=24．極數(shù)2P=4，畫出同心繞組的展開圖。解：（1）計算極距τ及每極每相槽數(shù)q1和q2即表明每個磁極占有6個槽，由于工作繞組應(yīng)占2/3槽數(shù)，故工作繞組的每極每相槽數(shù)q1為：槽同理，啟動繞組占的每極每相槽數(shù)q2為：槽當q不為整數(shù)時，稱為分數(shù)槽。由于分數(shù)槽繞組制造工藝復(fù)雜，漏磁通也大，故應(yīng)盡量避免。（2）劃分相帶、列表、畫展開圖與三相定子繞組一樣進行分相，不同的是它不采用60相帶法，而是采用LZ1（工作繞組）120相帶、LF1（啟動繞組）60相帶、LZ2工作繞組）120相帶、LF2（啟動繞組）60相帶。與三相電動機定子繞組一樣，同相繞組中不同極性下的線圈電流反向，所以將同相繞組中不同極性下的線圈組之間反向連接，即構(gòu)成圖7─9所示的繞組展開圖。表7─1槽號所屬磁極和相帶極距τ(N)τ(S)相帶LZ1（120）LF1（60）LZ2（120）LF2（60）第一對磁極槽號1、2、3、45、67、8、9、1011、12第二對磁極槽號13、l4、15、1617、l819、20、21、2223、24圖7—9單相電容啟動異步電動機繞組展開圖(同心式)（三）電容運行電動機定子繞組電容運行單相電動機因啟動繞組長期接在電源上，為了產(chǎn)生理想的旋轉(zhuǎn)磁場，啟動繞組與工作繞組各占定子總槽數(shù)的一半，各繞組所用導(dǎo)線的截面積和匝數(shù)也相等或很接近?，F(xiàn)舉例說明。例7─2電容運行單相電動機定子槽數(shù)Z1=24，極數(shù)ZP=4，試畫出定子繞組展開圖。解：（1）計算極距τ及每極每相槽數(shù)q由于工作繞組和啟動繞組各占一半，則極距、每極每相槽數(shù)為：槽槽（2）劃分相帶、列表、畫展開圖表7─1槽號所屬磁極和相帶極距τ(N)τ(S)相帶LZ1（120）LF1（60）LZ2（120）LF2（60）第一對磁極槽號1、2、3、45、67、8、9、1011、12第二對磁極槽號13、l4、15、1617、l819、20、21、2223、24用實線表示工作繞組（圖中l(wèi)、2、3組，7、8、9組，19、20、21組），虛線表示啟動繞組，每極每相槽數(shù)q=3，是奇數(shù)，所以采用交叉形式構(gòu)成繞組展開圖，如圖7─10所示。圖7—10電容運行單相異步電動機繞組展開圖(交叉繞組)應(yīng)用相當廣泛的吊風扇一般均以電容運行單相異步電動機為動力，其特點是磁極極數(shù)多，轉(zhuǎn)速較慢，通常磁極數(shù)為14～18（P=7～9）。圖7─11為Z1=36、ZP=18（即、）的電容運行單相異步電動機工作繞組展開圖，它的啟動繞組結(jié)構(gòu)與工作繞組結(jié)構(gòu)完全一樣，采用雙層整矩鏈繞組，其中啟動繞組嵌放在偶數(shù)定子槽內(nèi)（圖中未畫出）。圖7—11吊風扇工作繞組展開圖（四）正弦繞組簡介正弦繞組是指繞組在各個定子鐵心槽中的線圈匝數(shù)不是均勻分布的，線圈匝數(shù)是按照正弦規(guī)律分布，而且在每個槽內(nèi)工作繞組、啟動繞組相互重疊。一個槽內(nèi)既有工作繞組又有啟動繞組（絕緣隔離），使電動機氣隙中的磁動勢分布更接近正弦波形，也可以改善電動機電動勢波形，從而提高電動機的運行和啟動性能，如圖6一17所示。繞組形式與同心繞組相似，所以也稱為同心正弦繞組。一般繞制時把啟動繞組放在上層，以便修理時容易重繞。它在洗衣機、冰箱電機中得到廣泛應(yīng)用。a)各槽相對導(dǎo)體數(shù)分布圖b)繞組展開圖圖7—12單相異步電動機的正弦繞組2二