電機(jī)繞組的基本參數(shù)及常用名詞術(shù)語

1、電機(jī)繞組的基本參數(shù)及常用名詞術(shù)語 一：繞組的基本參數(shù) 1.機(jī)械角度與電氣角度 電機(jī)繞組分布鐵心槽內(nèi)時(shí)必須按一定規(guī)律嵌放與聯(lián)接，才能輸出對(duì)稱的正弦交流 電或產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。除與其它一些參數(shù)有關(guān)外，反映各線圈和繞組間相對(duì)位置的規(guī)律 時(shí)，我們還要用到電氣用度這個(gè)概念。從機(jī)械學(xué)中知道可以把圓等分成 360，這個(gè) 360就是平常所說的機(jī)械角度。而在電工學(xué)中計(jì)量電磁關(guān)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(biāo)上等分為 360 , 也就是導(dǎo)體空間經(jīng)過一對(duì) 磁極時(shí)在電磁上相應(yīng)變化了 360電氣角度。因此，電氣角度與機(jī)械角度在電機(jī)中的 關(guān)系為：電氣角度a=極對(duì)數(shù) xP x360。 2 .極距

2、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(jī)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(jì)算；轉(zhuǎn)子則以鐵心外圓氣隙表 面的槽距來計(jì)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(xí)慣上以槽數(shù)表示的較多。 3 .節(jié)距 電機(jī)繞組每個(gè)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(dāng)線 圈元件節(jié)距等于極距對(duì)稱為全距繞組；線圈元件節(jié)距小于極距時(shí)則稱短距繞組；而當(dāng) 線圈元件節(jié)距大于極距時(shí)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(diǎn)，因而在應(yīng)用較多的雙層疊繞組中無一例外的都采用短距繞 組。 4. 繞組系數(shù) 繞組系數(shù)是指

3、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(jī)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(gè)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(jī)處在每一對(duì)磁極下的繞組分成六個(gè)區(qū)域則每極下三個(gè)。由于槽距角a =360 P/Z如該電機(jī)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(shì)， 故在三相電機(jī)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)是指每相繞組在每一個(gè)磁極所分占的槽數(shù)，每極每相繞組內(nèi)應(yīng) 繞的線圈數(shù)就依據(jù)它確定。

4、即 q=Z/2Pm Z ：鐵心槽數(shù)； 2P ：電機(jī)極數(shù)； m 電機(jī)相數(shù)。 8每槽導(dǎo)體數(shù) 電機(jī)繞組的每槽導(dǎo)體數(shù)應(yīng)為整數(shù)，雙層繞組的每槽導(dǎo)體數(shù)還應(yīng)為偶數(shù)整數(shù)。 繞線轉(zhuǎn)子繞組的每槽導(dǎo)體數(shù)由其開路電壓確定，中型電機(jī)繞線轉(zhuǎn)子的每槽導(dǎo)體數(shù)須等 于 2。定子繞組的每槽導(dǎo)體數(shù)可由下式計(jì)算： Nsi=Nd imlal/ZI Nsi :定子繞組每槽導(dǎo)體數(shù)；N仁按氣隙磁密計(jì)算的每槽導(dǎo)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(dǎo)體數(shù) 每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)是指電機(jī)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)支路數(shù)有關(guān)，如電機(jī)的并聯(lián)支路數(shù)為 1 路接法，那么該電機(jī)各

5、極 下線圈所有串聯(lián)線匝數(shù)均應(yīng)相加而成為相繞組的總線匝數(shù)。如電機(jī)的每相繞組內(nèi)有多 條并聯(lián)支路數(shù)，即電機(jī)為 2 路接法、 3 路接法等，此時(shí)每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)則只能以其中 一路繞組所串聯(lián)的線匝數(shù)為準(zhǔn)。因?yàn)橄嗬@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(jī)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(gè)元 件邊嵌入鐵心槽內(nèi)，也就是說每個(gè)線圈要嵌入兩個(gè)槽。在單層繞組中因每槽內(nèi)只嵌一 個(gè)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(gè)線圈元件邊，因此它的總線圈數(shù)就等于的鐵心槽數(shù)。 二繞組常用名詞及含義 1

6、線匝：在定子或轉(zhuǎn)子鐵心的兩個(gè)槽中由 1 根導(dǎo)線繞過一圈，或多根導(dǎo)線并繞 同時(shí)繞過一圈，就稱為一匝。通常所講的電機(jī)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(jī)中凡是一個(gè)極距下屬于同相繞組的 q 個(gè)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(gè)線圈的電流方向、電磁作用都是相同的， 這幾個(gè)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(jī)繞組嵌繞和聯(lián)接的 基礎(chǔ)。 4并聯(lián)支路：交流電機(jī)中一個(gè)或多個(gè)極相組按規(guī)定接法聯(lián)接起來的一組或多組 線圈，就稱為并聯(lián)支

7、路。額定功率小的電機(jī)，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(dòng)機(jī)因所需電流比較 大，此時(shí)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(jī)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(dú)立繞組。 三相異步電動(dòng)機(jī)繞組及其聯(lián)接 三相異步電動(dòng)機(jī)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)短路后自成回路的轉(zhuǎn)子繞組。 繞組為在空間上互差 120電角

8、度的三相對(duì)稱 繞組。當(dāng)在該三相對(duì)稱繞組內(nèi)接入三相對(duì)稱交流電源時(shí)，電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子氣隙中將產(chǎn) 生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割定、轉(zhuǎn)子繞組而分別在其中感生電動(dòng)勢(shì)，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì) 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(chǎng)相互作 用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子以機(jī)械能去拖動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)。因此三相異步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn) 子繞組，在完成電機(jī)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過程中具有相當(dāng)重要的作用。 三相異步電動(dòng)機(jī)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：?jiǎn)问?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(gòu)造簡(jiǎn)單而結(jié)構(gòu)堅(jiān)固。 繞線型繞組則較為復(fù)雜，當(dāng)電動(dòng)機(jī)容量較小時(shí)多采用與定子繞組相同的疊繞組

9、，容量 較大的電動(dòng)機(jī)則多采用相式波形繞組。 三相異步電動(dòng)機(jī)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(diǎn)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?zhǔn)嚼@組、交叉鏈?zhǔn)嚼@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(dòng)機(jī)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(jiǎn)單，故絕大多數(shù)三相 電

10、機(jī)均采用 60 相帶繞組。 第 1 節(jié) 繞組的類型與特點(diǎn) 三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組都為分布式繞組，其常用繞組的類型及特點(diǎn)如下： 單層繞組 單層繞組就是在每個(gè)定子槽內(nèi)只嵌置一個(gè)線圈有效邊的繞組，因而它的線圈總數(shù) 只有電機(jī)總槽數(shù)的一半。單層繞組的優(yōu)點(diǎn)是：繞組線圈少工藝比較簡(jiǎn)單；沒有層間絕 緣故槽的利用率高；單層結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生相間擊穿故障等。缺點(diǎn)則是：繞組產(chǎn)生的電磁 波形不夠理想，電機(jī)的鐵損和噪音都較大且起動(dòng)性能也稍差，故單層繞組一般只用于 小容量異步電動(dòng)機(jī)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，分為 鏈?zhǔn)嚼@組、交叉鏈?zhǔn)嚼@組、同心式繞組和交叉式同心繞組等。 1鏈?zhǔn)嚼@組 是由具有相同形狀和

11、寬度的單層線圈元件所組成，因其繞組端部各個(gè)線圈象套起 的鏈環(huán)一樣而得名。單層鏈?zhǔn)嚼@組應(yīng)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?zhǔn)嚼@組 當(dāng)每極每相槽數(shù)為大于 2 的奇數(shù)時(shí)鏈?zhǔn)嚼@組將無法排列布置，此時(shí)就需采用 具有單、雙線圈的交叉鏈?zhǔn)嚼@組。交叉鏈?zhǔn)嚼@組與鏈?zhǔn)嚼@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(dāng)每極每相槽數(shù)為大于 2 的偶數(shù)時(shí)則采用交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(diǎn)為繞組的繞線、嵌線

12、較為簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)為 線圈端部過長耗用導(dǎo)線過多。 現(xiàn)偶有用在小容量 2極 4極電動(dòng)機(jī)以外，目前很少采用 二、 雙層繞組 雙層繞組的優(yōu)點(diǎn)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?jǐn)?shù) 槽繞組來削弱高次諧波等。在使用雙層繞組后電動(dòng)機(jī)的電磁性能、力能指標(biāo)及起動(dòng)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(gè)線圈元件邊，當(dāng)線圈元件 的一個(gè)線圈邊嵌放在某一槽內(nèi)的下層，其另一個(gè)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(dāng)雙層疊繞組在每極每相槽數(shù)為整數(shù)時(shí)，每個(gè)極相組則由 q 個(gè)線圈串聯(lián)組成。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

13、組的每個(gè) 槽內(nèi)均嵌放兩個(gè)線圈元件邊分上下層布置，每個(gè)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(jié)構(gòu)牢固且使用壽命長。同時(shí)雙層疊繞組還是一種電氣性能優(yōu)良的繞組，故被普遍應(yīng) 用于三相異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組及大型電動(dòng)機(jī)的定子繞組。由于波繞 組多采用扁銅導(dǎo)線彎制而成線圈，故其制造工藝較為復(fù)雜。 三單雙層混合繞組 四分?jǐn)?shù)槽繞組 第 2 節(jié) 定子疊繞組的特點(diǎn) 三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的聯(lián)接必須保證使每個(gè)線圈元件都符合建立一個(gè)旋轉(zhuǎn) 磁場(chǎng)的整體要求。聯(lián)接時(shí)首先應(yīng)將各個(gè)線圈元件接成或繞成

14、極相組；再把各個(gè)極相組 聯(lián)接成并聯(lián)支路或相繞組（指單路接法時(shí)） ；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(dòng)機(jī)的極數(shù)與繞組實(shí)際形成極數(shù)的關(guān)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(dòng)機(jī)繞組在采用顯極接法時(shí)，它的每個(gè)極相組（或線圈）均形成一個(gè) 磁極的極性，因而電動(dòng)機(jī)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(chǎng)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(jìn)行實(shí)際接線時(shí)，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(xí)慣上所講的每相繞組內(nèi)各極相組按“頭與頭相接、尾與尾相聯(lián)”進(jìn)行聯(lián)接，也稱為 反串

15、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(gè)極相組（或線圈）則產(chǎn)生兩個(gè)磁極的極性，繞組的 極相組數(shù)僅為電動(dòng)機(jī)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(gè)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(yīng)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 顯極接法是三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組應(yīng)用最廣泛最普遍的接法，就是三相同步電 動(dòng)機(jī)和三相交流發(fā)電機(jī)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(xí)慣上都喜歡在確定極相組的首尾端后再進(jìn)行下一步的聯(lián) 接。因?yàn)槊總€(gè)極相組都有兩根出線端，即一根首端與一根尾端。而在一臺(tái)三相多 極電動(dòng)機(jī)的繞組中其出線端將非常多，對(duì)如此眾多的出線端不作統(tǒng)一規(guī)定則在聯(lián) 接時(shí)極易接錯(cuò)。因此