電動(dòng)機(jī)繞組基礎(chǔ)知識

1、第一章電動(dòng)機(jī)繞組基礎(chǔ)知識繞組是電動(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。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 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、分布式繞組分散布置于鐵心槽內(nèi)的繞組，例

2、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、長距繞組繞組的節(jié)距大于極距的繞組，叫做長距繞組。除了在三相交流單繞組多速電動(dòng)機(jī)中會(huì)有長距繞組以外， 一般情況下，不用長距繞組。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)中應(yīng)用較多。2、雙層繞組在鐵心

3、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的。四、整數(shù)槽繞組與分?jǐn)?shù)槽繞組1、整數(shù)槽繞組三相電動(dòng)機(jī)繞組中，每極每相槽數(shù)為整數(shù)的叫整數(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

4、用600相帶繞組.2、300相帶繞組在嵌有Y和A兩套繞組，Y-A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

5、與籠型相比較，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“尾一尾”或“首一首”反串連接。2、庶極式繞組庶極式繞組的特點(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)語一、線圈、線

6、圈總數(shù)1、線圈電動(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)36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)，應(yīng)弄清楚該繞組的并聯(lián)支路數(shù)。三、每槽導(dǎo)體數(shù)每槽導(dǎo)體數(shù)即鐵心每個(gè)槽中所嵌入的導(dǎo)體數(shù)。對于單層繞組而言，每槽導(dǎo)體數(shù)即一只線圈的匝數(shù)。對于雙層繞組而言，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

8、根數(shù)。今假設(shè)有一個(gè)鐵心，每槽內(nèi)可數(shù)出的導(dǎo)48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=16根，務(wù)請注意，不能誤解成348根。在修理手冊中列出的每槽導(dǎo)體數(shù)，均是指每槽導(dǎo)體的有效數(shù)。四、磁極對數(shù)、同步轉(zhuǎn)速1、磁極對數(shù)p磁極對數(shù)簡稱極對數(shù)。電動(dòng)機(jī)繞組通電后所行成的磁極是以N極和S極成對的形式出現(xiàn)的。在 2極電動(dòng)機(jī)中因只有一對磁極，所以極對數(shù) p=1;在4極電動(dòng)機(jī)中有2對磁極，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)磁場的轉(zhuǎn)速，即該電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。異

9、步電動(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nc的數(shù)值與磁極對數(shù) p的數(shù)值密切有關(guān)，作的數(shù)值由下式確定：m=602（轉(zhuǎn)/分）p式中：f是交流電源的頻率， 我國大陸地區(qū)工業(yè)電力網(wǎng)的頻率為50赫，我國臺(tái)灣省電力網(wǎng)的頻率則為60赫。同步轉(zhuǎn)速與磁極對數(shù)和頻率的對應(yīng)關(guān)系，見表 1-1.表1-1同步轉(zhuǎn)速與磁極對數(shù)和頻率的關(guān)系磁極數(shù)磁極對數(shù)同步轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）50赫60赫21300036004215001800631000120084750900105600720126500600五、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3

10、60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，把一對磁極在鐵心圓周上所占有的區(qū)間定為360°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=極對數(shù)X 3600或電角度=極數(shù)X1800各種極數(shù)的電動(dòng)機(jī)，其鐵心圓周電角度見表1-2.表1-2各種極數(shù)電動(dòng)機(jī)的電角度極 數(shù)24681012極對數(shù)123456電角度3600720010800144001800021600機(jī)械角度03602、槽電角度電動(dòng)機(jī)鐵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: 0_0p 3602 p 180a =ZZ式中p極對數(shù)；Z鐵心槽數(shù)。六、極距、節(jié)距1、極距E極距七是指電動(dòng)機(jī)每個(gè)磁極沿氣

11、隙圓周表面所占的距離。T有槽數(shù)和長度兩種表示方法:（1）用槽數(shù)表示I =（槽）2P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 磁極對數(shù)（2）用長度表示2P式中 D 交流電動(dòng)機(jī)定子內(nèi)徑，直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子外徑（厘米）2 、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為 8槽（第1槽和第9槽各算半槽）。當(dāng)線圈節(jié)距y=T是，稱為整距繞組，又稱全距繞組；當(dāng)y<i時(shí)，稱為短距繞組；y>i時(shí)，稱為長距繞組。直流電動(dòng)機(jī)電

12、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：Zq 二2 pm式中 Z定子槽數(shù)p磁極對數(shù)；m相數(shù)。對于三相電動(dòng)機(jī)而言，可得每極每相槽數(shù)q o6P可為整數(shù)也可為分?jǐn)?shù)，例如：_1Z 54 Z=54,m=3,2p=6,得：q= 3 ,為整數(shù)。2 Pm 6 3Z 541 Z =54,m=3,2p=8,則得：q = = 2 _ ,為分?jǐn)?shù)。2pm 834q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 （

13、通常q =27 ）,僅在某些場合下，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q =1 ,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) q標(biāo)1 ,就稱為分布式繞組。八、極相組數(shù)對于三相交流電動(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)（2p ）；在庶極式繞組中，每相的極相組（線 圈組）的組數(shù)等于極對數(shù)（p ）。九、相帶從廣義上看，三相電動(dòng)機(jī)繞組的相帶，可理解為：在槽電勢矢量星形圖上，同一相的全部槽電矢量（負(fù)相號已歸入正相號）所占區(qū)間的

14、電角度叫做相帶。例如在圖1-10所示的三相四極36槽電勢矢量圖上，因a =200,所以相帶為200 X 3=6O0三相單速電動(dòng)機(jī)繞組，通常均為600相帶（此數(shù)值，即每極每相槽數(shù)q所占區(qū)間的電角度）。對于YA混和連接的單速電動(dòng)機(jī)繞組，其相帶則為300.對于單繞組多速電動(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) K d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)體基波的合成電勢有所減少，分布系數(shù)Kd即反映其減少的程度。 Kd的含義可用下式表示：一相

15、所屬全部槽電勢的矢量和K d =一相所屬全部槽電勢的算術(shù)和般情況下，分布系數(shù) Kd的值可用下式計(jì)算:.qasin=2aq sin2式中q 每極每相槽數(shù)；a 一槽電角度。計(jì)算所得的Kd值應(yīng)小于1,但如果對集中式繞組而言，因 q =1 ,所以Kd =1?！纠?-1】試計(jì)算三相四極 36槽定子繞組的分布系數(shù) Kd。一 一Z 36【斛】 q = = 32p 34 32 p 180 04 180 0二2036sin3 20Kd20203 sin 2sin 303sin 10 °0.5 = 0.96 3 0.1736分布系數(shù)Kd的值,還可以從槽電勢矢量圖上求出，方法是：將一相所含全部槽電勢矢量，

16、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矢量的算數(shù)和，即得分布系數(shù)Kd。利用槽電勢矢量圖求分布系數(shù)的方法，可應(yīng)用于任何繞組，無局限性。表1-3為三相60°相帶繞組的分布系數(shù)Kd的值.每極每相槽數(shù) q123456789600相帶1.0000.9660.9600.9580.9570.9560.9560.9560.955表1-3三相繞組的分布系數(shù)Kd二、短距系數(shù)K y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優(yōu)化電動(dòng)機(jī)性能，并可使線圈端部長度縮短，節(jié)省銅線；但另一方面，采用短距后，線圈內(nèi)基波合成電勢因而也有所減小，短距系數(shù)Ky即反映其減小的程度。K y的含義可用

17、下式表示:短距線圈合成電勢K y =y整距線圈合成電勢K y的值可用下式計(jì)算:Ky.，二 y、.，0 y、=sin( 一 一)= sin( 90)式中Kyy=cos 2表示線圈節(jié)距 y較之極距T所短（或長）的電角度。,幾 ，=sin = 1。2計(jì)算所得的K y值應(yīng)小于1，但若對整距繞組而言，因 y= °,故得K y要注意，對于三相單層繞組，形式上雖可由短距線圈構(gòu)成，但電磁本質(zhì)上是整距繞組，故其表1-4為三相繞組的短距系數(shù)K y 。三、繞組系數(shù)Kw繞組系數(shù)Kw是分布系數(shù)Kd和短距系數(shù)Ky的乘積，即:Kw = 3 *Ky繞組系數(shù)Kw的含義可用下式表示:Kw分布式短距繞組每相合成電勢集中式

18、整距繞組每相合成電勢對于三相單層繞組，因短距系數(shù)Ky=1,故Kw=Kd。表1-4繞組的短距系數(shù)Ky節(jié)距y極距 T （槽婁k)2421181615141312111098761-251-241-231-221.0000.9980.9910.9811.0001-211-201-191-180.9660.9470.9240.8970.9970.9890.9750.9561.0000.9961-171-161-151-140.8660.8320.7930.7520.9310.9010.8660.8260.9850.9660.9400.9061.0000.9950.9810.9561.0000.9950.9781.0000.9941.0001-131-121-111-100.7070.7820.7330.6800.8660.8190.7660.7070.9340.8820.8310.7730.9510.9140.8660.8090.9750.9440.9010.8470.9930.9710.9350.8841.0000.9910.9660.9241