电机绕组的基本参数及常用名词术语

电机绕组的基本参数及常用名词术语一：绕组的基本参数１．机械角度与电气角度电机绕组分布铁心槽内时必须按一定规律嵌放与联接，才能输出对称的正弦交流电或产生旋转磁场。除与其它一些参数有关外，反映各线圈和绕组间相对位置的规律时，我们还要用到电气用度这个概念。从机械学中知道可以把圆等分成360°，这个360°就是平常所说的机械角度。而在电工学中计量电磁关系的角度单位则叫做电气角度，它是将正弦交流电的每一周在横坐标上等分为360°,也就是导体空间经过一对磁极时在电磁上相应变化了360°电气角度。因此，电气角度与机械角度在电机中的关系为：电气角度α＝极对数xＰx360°。２．极距绕组的极距是指每磁极所占铁心圆周表面的距离。一般常指电机铁心相邻两磁极中心所跨占的槽距，定子铁心以内圆气隙表面的槽距计算；转子则以铁心外圆气隙表面的槽距来计算。通常极距有两种表示方法，一种是以长度表示；另一种则以槽数表示，习惯上以槽数表示的较多。３．节距电机绕组每个线圈两元件边之间所跨占到的铁心槽数叫做节距，也称跨距。当线圈元件节距等于极距对称为全距绕组；线圈元件节距小于极距时则称短距绕组；而当线圈元件节距大于极距时则称长距绕组。由于短距绕组具有端部较短电磁线用料省和功率因数较高等许多优点，因而在应用较多的双层叠绕组中无一例外的都采用短距绕组。4．绕组系数绕组系数是指交流分布绕组的短距系数和分布系数的乘积，即5．槽距角电机铁心两相邻槽之间的电气角度称为槽距角，通常用a表示，即6．相带相带就是指每相绕组在每一个磁极所占的区域，通常用电气角度或槽数表示。如果将三相电机处在每一对磁极下的绕组分成六个区域则每极下三个。由于槽距角α=360°P/Z如该电机为4极24槽故每相每区域的宽度为qα=Z/6P*360P/Z=60°，按这样分布绕嵌的绕组就称为60°相带绕组。因60°连续相带绕组所具有明显优势，故在三相电机中绝大多数都采用这种绕组。7．每极每相槽数每极每相槽数是指每相绕组在每一个磁极所分占的槽数，每极每相绕组内应绕的线圈数就依据它确定。即q=Z/2PmZ：铁心槽数；2P：电机极数；m电机相数。8．每槽导体数电机绕组的每槽导体数应为整数，双层绕组的每槽导体数还应为偶数整数。绕线转子绕组的每槽导体数由其开路电压确定，中型电机绕线转子的每槽导体数须等于2。定子绕组的每槽导体数可由下式计算：NS1=NΦ1m1a1/Z1NS1：定子绕组每槽导体数；NΦ1：按气隙磁密计算的每槽导体数；m1：定子绕组相数；a1：定子绕组并联支路数；Z1：定子槽数。9．每相串联导体数每相串联导体数是指电机内每相绕组串联的总线匝数。不过该串联总线匝数与每相绕组内的并联支路数有关，如电机的并联支路数为1路接法，那么该电机各极下线圈所有串联线匝数均应相加而成为相绕组的总线匝数。如电机的每相绕组内有多条并联支路数，即电机为2路接法、3路接法等，此时每相串联导体数则只能以其中一路绕组所串联的线匝数为准。因为相绕组内各支路中的串联线匝数是相同的，并联起来接成相绕组后其串联线匝是不可能增加。10．总线圈数电机内的绕组是由各种大小不一形状各异的线圈组成的。由于每线圈都有两个元件边嵌入铁心槽内，也就是说每个线圈要嵌入两个槽。在单层绕组中因每槽内只嵌一个线圈元件边，所以总线圈数就只等于总槽数的一半；双层绕组中因每槽内上下层要嵌入两个线圈元件边，因此它的总线圈数就等于的铁心槽数。二．绕组常用名词及含义1．线匝：在定子或转子铁心的两个槽中由1根导线绕过一圈，或多根导线并绕同时绕过一圈，就称为一匝。通常所讲的电机绕组匝间短路，就是指绕组的线匝与线匝之间因绝缘损坏而碰在一起所造成的短路。2．线圈：由一匝或若干匝几何形状相同，截面积相同的线匝串联而成的一束线匝，称为线圈。3．极相组：在交流电机中凡是一个极距下属于同相绕组的q个线圈串接成一组，就称为极相组，也叫线圈组。极相组内各个线圈的电流方向、电磁作用都是相同的，这几个线圈共同产生该相绕组中的磁极。并且极相组还是交流电机绕组嵌绕和联接的基础。4．并联支路：交流电机中一个或多个极相组按规定接法联接起来的一组或多组线圈，就称为并联支路。额定功率小的电机，一般只须将绕组的所有极相组按规定接法依次串联接成一路，然后接入电源即可。但额定功率较大的电动机因所需电流比较大，此时就要把绕组所有的极相组先分别串联成两条或多条支路，接着再按规定的接线方式并联接入电源，这就是并联支路。5．相绕组：相绕组指由一条或多条并联支路按规定接法，通过串、并联接起来的一套绕组。在三相电机中就有三套在空间位置上互差120°电气角度，但完全相同而各自联接的独立绕组。三相异步电动机绕组及其联接三相异步电动机的绕组有两部分,即嵌置在定子铁心槽内与电源相联接的定子绕组,以及经短路后自成回路的转子绕组。绕组为在空间上互差120°电角度的三相对称绕组。当在该三相对称绕组内接入三相对称交流电源时，电动机定、转子气隙中将产生一个旋转磁场。旋转磁场切割定、转子绕组而分别在其中感生电动势，转子电动势则在自成闭合回路中的转子绕组内产生短路电流。转子电流与气隙中旋转磁场相互作用而产生电磁转矩，使转子以机械能去拖动负载旋转。因此三相异步电动机的定、转子绕组，在完成电机的机电能量转换过程中具有相当重要的作用。三相异步电动机的转子绕组有鼠笼型和绕线型两类形式。鼠笼型绕组分为：单鼠笼、双鼠笼和深槽鼠笼三种，通常它们均用纯铝一次铸成，故其构造简单而结构坚固。绕线型绕组则较为复杂，当电动机容量较小时多采用与定子绕组相同的叠绕组，容量较大的电动机则多采用相式波形绕组。三相异步电动机定子绕组的型式比较多，按照它们不同的分布组合方式和特点分为：1．根据绕组线圈元件边在槽内的不同布置形式可分为单层绕组、双层绕组和单双层混合绕组。2．根据绕组端部接线方式的不同，可以分为叠绕组和波绕组。3．根据绕组布置形式及端部形状的不同，分为链式绕组、交叉链式绕组、同心式绕组、双层叠绕组等。4．根据绕组线圈制造工艺的不同，分为集中式绕组和分布式绕组及散绕线圈与成形线圈等。5．根据电动机每极每相槽数在定子铁心空间所占电角度的数值，分为30°、60°、120°相带绕组。因60°相带绕组的分布系数较高而且联接较简单，故绝大多数三相电机均采用60相带绕组。第1节绕组的类型与特点三相异步电动机的定子绕组都为分布式绕组，其常用绕组的类型及特点如下：一、单层绕组单层绕组就是在每个定子槽内只嵌置一个线圈有效边的绕组，因而它的线圈总数只有电机总槽数的一半。单层绕组的优点是：绕组线圈少工艺比较简单；没有层间绝缘故槽的利用率高；单层结构不会发生相间击穿故障等。缺点则是：绕组产生的电磁波形不够理想，电机的铁损和噪音都较大且起动性能也稍差，故单层绕组一般只用于小容量异步电动机中。单层绕组按照其线圈的形状和端接部分排列布置的不同，分为链式绕组、交叉链式绕组、同心式绕组和交叉式同心绕组等。1．链式绕组是由具有相同形状和宽度的单层线圈元件所组成，因其绕组端部各个线圈象套起的链环一样而得名。单层链式绕组应特别注意的是其线圈节距必须为奇数，否则该绕组将无法排列布置。2．交叉链式绕组当每极每相槽数为大于2的奇数时链式绕组将无法排列布置，此时就需采用具有单、双线圈的交叉链式绕组。交叉链式绕组与链式绕组的排列方法相同，但其极相组内的线圈数不相等且线圈的节距也不相等。3．同心式绕组该绕组在同一极相组内是由节距不等的大小线圈组成。极相组内的所有线圈围抱同一圆心而得名。4．交叉同心式绕组当每极每相槽数为大于2的偶数时则采用交叉同心式绕组的形式。单层同心式绕组和交叉同心式绕组的优点为绕组的绕线、嵌线较为简单，缺点为线圈端部过长耗用导线过多。现偶有用在小容量2极4极电动机以外，目前很少采用。二、双层绕组双层绕组的优点是可以任意选用合适的短距绕组以改善电磁波形，以及可用分数槽绕组来削弱高次谐波等。在使用双层绕组后电动机的电磁性能、力能指标及起动特性都比单层绕组好。双层绕组的铁心槽内每槽均嵌放有两个线圈元件边，当线圈元件的一个线圈边嵌放在某一槽内的下层，其另一个线圈边则放在另一槽内的上层，双层绕组有叠绕组和波绕组两种。1．双层叠绕组当双层叠绕组在每极每相槽数为整数时，每个极相组则由q个线圈串联组成。双层叠绕组根据节距的不同，又分为全节距和短节距两种双层叠绕组。在该绕组的每个槽内均嵌放两个线圈元件边分上下层布置，每个线圈的两元件边分处于绕组节距两槽的上、下层。线圈元件则用相同尺寸和形状的绕线模绕制，因而绕组的端部排列整齐结构牢固且使用寿命长。同时双层叠绕组还是一种电气性能优良的绕组，故被普遍应用于三相异步电动机的定、转子绕组中。2．双层波绕组多用于大中型三相绕线转子电动机转子绕组及大型电动机的定子绕组。由于波绕组多采用扁铜导线弯制而成线圈，故其制造工艺较为复杂。三．单双层混合绕组四．分数槽绕组第2节定子叠绕组的特点三相异步电动机定子绕组的联接必须保证使每个线圈元件都符合建立一个旋转磁场的整体要求。联接时首先应将各个线圈元件接成或绕成极相组；再把各个极相组联接成并联支路或相绕组（指单路接法时）；然后将各极相组联接成相绕组并接上引出线。定子绕组根据电动机的极数与绕组实际形成极数的关系，分为显极和庶极两种接法。一、显极接法与庶极接法的区别三相异步电动机绕组在采用显极接法时，它的每个极相组（或线圈）均形成一个磁极的极性，因而电动机绕组的极相组数与其极数相等。为了使磁极的极性符合旋转磁场按N极、S极相互交替产生的要求，故相邻两极相组内的电流方向必须是相反的。在进行实际接线时，相邻两极相组必须按尾端与尾端相接、首端与首端相联，也就是习惯上所讲的每相绕组内各极相组按“头与头相接、尾与尾相联”进行联接，也称为反串联接法。60°相带和30°相带绕组都采用显极接法。在庶极接法的绕组中它的每个极相组（或线圈）则产生两个磁极的极性，绕组的极相组数仅为电动机极数的一半，而另外半数的磁极则由极相组所产生磁通共同形成。在庶极接法的绕组中每个极相组所产生磁极的极性都是相同的，因而在各相中所有极相组内的电流方向也都相同。即每相内相邻两极相组的联接应按首端与尾端相接，也就是按“头与尾相接、尾与头相联”的顺串联接法。采用庶极接法的绕组为120°相带绕组。二、绕组的显极接法显极接法是三相异步电动机定子绕组应用最广泛最普遍的接法，就是三相同步电动机和三相交流发电机的定子绕组也都采用这种接法。下面将分别介绍该接法的各种联接。1．极相组首尾端的确定在绕组的接线过程中，习惯上都喜欢在确定极相组的首尾端后再进行下一步的联接。因为每个极相组都有两根出线端，即一根首端与一根尾端。而在一台三相多极电动机的绕组中其出线端将非常多，对如此众多的出线端不作统一规定则在联接时极易接错。因此我们规定绕组线端的首端用箭头的箭尾表示，用符号○X代表电流进入纸面，绕组线端的尾端则用箭头的头部表示，用符号⊙代表电流穿出纸面。联接时可将一台电动机所有极相组中具有相同特征的一半线端作为当作首端来看，而把另一半线端当作尾端来看。2．单路接法当电动机每相绕组的支路数a=1时，称为单路接法，指在每相绕组内只有一条电流路径的接法。接线法则（1）首先将定子绕组的所有极相组按顺序编号，并标以a、b、c、a、b、c的标记。（2）选定一个靠近出线盒位置的相极相组作为该相的起点，