电机绕组设计

电机实训报告电机绕组的设计与实训学院(系)自动化工程学院年级专业08电气工程3班学生姓名ZHANGXUEFENG指导教师王云彬隋明森日期11年3月9日电机设计与实训任务书学院：自动化工程学院学号学生姓名专业班级08电气工程（2）班实训内容：1、复习电动机的基本知识，掌握电动机的基本结构，理解电动机的基本运行原理；2、掌握异步电动机定子线圈的绕线方法；包括链式、同心式、交叉式；3、认识各种嵌线工具；4、掌握线模的制作方法；5、重点掌握电动机定子绕组的线圈嵌放以及连接；6、学会检查所绕制的定子绕组是否合格。实训进程：第1，2天：复习电动机基本常识，学习电动机定子绕组的绕线方法；第3天：认识和熟练使用各种嵌线工具，以及制作合适的线模；第4，5天：将定子绕组绕成链式，并检查是否合格；第6，7天：将定子绕组绕成同心式；并检查是否合格；第8，9天：将定子绕组绕成交叉式；并检查是否合格；第10天：总结实训内容，写实训报告。指导教师：王云彬隋明森电机实训报告III目录电机绕组的设计与实训................................................................................I一实训目的...............................................................................................1二异步电机的基础理论...........................................................................22.1三相异步电动机的结构...............................22.2三相交流电机旋转磁场的产生.........................42.3交流绕组的基本知识.................................6三电机绕组的嵌线...................................................................................93.1绕线工具...........................................93.2绝缘材料与制作槽楔................................103.3链式绕组嵌线......................................113.4同心式绕组嵌线..................................133.5交叉式绕组嵌线..................................15四实训总结及心得体会.........................................................................18电机实训报告1一实训目的1．本次实训为电机绕组实训，通过实训能够进一步的了解电动机的结构组成。2通过本次的电机实训，能够更深入的了解电机的运行原理，会对三相异步电动机的定子绕组进行正确的三角形或者星型连接。3．加深理解三相电动机的工作原理,组成结构。并且能够锻炼动手能力和团队合作能力。4．促进理论学习，为以后的工作学习打下初步的基础知识。电机实训报告2二异步电机的基础理论2.1三相异步电动机的结构三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机的基本结构是相同的，它们都由定子和转子这两大基本部分组成。图2.1.1所示为三相鼠笼式异步电动机结构图。图2.1.1封闭式三相笼型异步电动机结构图1—轴承；2—前端盖；3—转轴；4—接线盒；5—吊环；6—定子铁心；7—转子；8—定子绕组；9—机座；10—后端盖；11—风罩；12—风扇（一）定子和转子（1）转子铁心是用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，套在转轴上，作用和定子铁心相同，一方面作为电动机磁路的一部分，一方面用来安放转子绕组。（2）转子绕组异步电动机的转子绕组分为绕线形与笼形两种，由此分为绕线转子异步电动机与笼形异步电动机。①绕线形绕组与定子绕组一样也是一个三相绕组，一般接成星形，三相引出线分别接到转轴上的三个与转轴绝缘的集电环上，通过电刷装置与外电路相连，这就有可能在转子电路中串接电阻或电动势以改善电动机的运行性能，见图2.1.2：1—集电环；2—电刷；3—变阻器图2.1.2绕线形转子与外加变阻器的连接②笼形绕组在转子铁心的每一个槽中插入一根铜条，在铜条两端各用一个铜环（称为端环）把电机实训报告3导条连接起来，称为铜排转子，如图2.1，3所示。也可用铸铝的方法，把转子导条和端环风扇叶片用铝液一次浇铸而成，称为铸铝转子，如图2.1.4所示。100kW以下的异步电动机一般采用铸铝转子。2.1.3铜排转子2.1.4铸铝转子2）定子。定子是用来产生旋转磁场的部分。三相异步电动机的定子主要由机座、定子铁芯、定子绕组三部分组成。机座是由铸铁或铸钢制成，在机座内装有定子铁芯，铁芯是由互相绝缘的硅钢片叠成。铁芯的内圆周表面冲有均匀分布的平行槽，在槽中放置了对称的三相绕组。①定子铁芯：定子铁芯是电动机磁路的一部分，由相互绝缘的厚度为0.5mm的硅钢片叠压而成。定子铁芯硅钢片的内圆上冲有均匀分布的槽，槽内嵌放定子绕组，定子铁芯结构和铁芯片形状如图2.1.5所示。图2.1.5定子铁芯结构和铁芯片形状②定子绕组：定子绕组是电动机的电路部分，由三相对称绕组组成。定子绕组一般采用聚酯漆包圆铜线或双玻璃丝包扁铜线绕制，按照一定的空间角度依次嵌入定子铁芯槽内，绕组与铁芯之间垫放绝缘材料，使其具有良好的绝缘性能。三相异步电动机的定子绕组共有六个引线端，固定在接线盒内的接线柱上，按现行国家标准规定，U1、V1、W1表示各相绕组的始端（首端），U2、V2、W2表示末端。旧标准用D1、D2、D3、D4、D5、D6表示绕组的始末端。三相异步电动机定子绕组在机座接线盒内的接线次序如图2.1.6所示。定子绕组有星形和三角形两种接法。为了便于接线，将三相绕组的六个出线端引到接线盒中。若把U2、V2、W2接在一起，U1、V1、W1分别接到电源的L1、L2、L3各相电源上，电动机就为星形接法，如图2.1.6（a）所示。如把U1和W2、V1或U2、W1和V2接在一起，再从三个连接端处分别接到电源L1、L2、L3各相电源上，就是三角形接法，如图2.1.5（b）所示。实际接线时究竟采用哪一种接法，要根据电动机绕组的额定电压和电源的电电机实训报告4压来确定。图2.1.6三相异步电动机绕组接线③机座：机座是电动机用于支撑定子铁芯和固定端盖的。。机座通常为铸铁件，大型异步电动机机座一般用钢板焊成，微型电动机的机座采用铸铝件。封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积，防护式电机的机座两端端盖有开封孔，是电动机内外的空气可直接对流，以利于散热。图2.2.5三相定子绕组AX、BY、CZ（二）其他附件1.端盖：支撑作用。2.轴承：连接转动部分与不动部分。3.轴承端盖：保护轴承。4.风扇：冷却电动机。2.2三相交流电机旋转磁场的产生三相绕组在空间互隔120°排列，现向三相绕组中分别列入三相电流Iu、Iv、Iw则每个绕组都会产生一个按正弦变化的磁场。分析五个瞬间的合成磁场。为分析方便，规定：电流为正值时，由绕组的首端流入，从尾端流出。（一）基本原理为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示实验，如图2.2.1所示图2.2.1异步机工作原理当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，鼠笼式导体切割磁力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。感应电流又使导体受到一个电磁力的作用，于是导体就沿磁电机实训报告5铁的旋转方向转动起来，这就是异步电动机的基本原理。（二）旋转磁场（1）.图2.2.2表示最简单的三相定子绕组AX、BY、CZ，它们在空间按互差1200的规律对称排列。并接成星形与三相电源U、V、W相联。则三相定子绕组便通过三相对称电流：随着电流在定子绕组中通过，在三相定子绕组中就会产生旋转磁场。00sinsin(120)sin(120)UmVmWmiItiItiIt图2.2.2相异步电动机定子接线当t=00时，0Ai，AX绕组中无电流；Bi为负，BY绕组中的电流从Y流入B1流出；Ci为正，CZ绕组中的电流从C流入Z流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图2.2.5（a）所示。当t=1200时，0Bi，BY绕组中无电流；Ai为正，AX绕组中的电流从A流入X流出；Ci为负，CZ绕组中的电流从Z流入C流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图2.2.5（b）所示。当t=2400时，0Ci，CZ绕组中无电流；Ai为负，AX绕组中的电流从X流入A流出；Bi为正，BY绕组中的电流从B流入Y流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图2.2.5（c）所示。AiAiBiCXBYCZωtiiAiBiCO120°240°360°×××××······(a)ωt=0°(b)ωt=120°(c)ωt=240°AAAXXXBBBYYYCCCZZZ×电机实训报告6图2.2.5三相定子绕组AX、BY、CZ可见，当定子绕组中的电流变化一个周期时，合成磁场也按电流的相序方向在空间旋转一周。随着定子绕组中的三相电流不断地作周期性变化，产生的合成磁场也不断地旋，因此称为旋转磁场。（2）.旋转磁场的方向旋转磁场的旋转方向与绕组中电流的相序有关。相序A、B、C顺时针排列，磁场顺时针方向旋转，若把三根电源线中的任意两根对调，例如将B相电流通入C相绕组中，C相电流通入B相绕组中，则相序变为：C、B、A，则磁场必然逆时针方向旋转。利用这一特性我们可很方便地改变三相电动机的旋转方向。定子绕组产生旋转磁场后，转子导条（鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向以n1的转速旋转起来。2.3交流绕组的基本知识交流绕组是把属于同相的导体绕成线圈，再按照一定的规律，将线图串联或并联起来。交流绕组通常都绕成开启式，每相绕组的始端和终端都引出来，以便于接成星形或三角形。1．绕组的基本术语（1）线圈、线圈组、绕组线圈也称绕组元件，是构成绕组的最基本单元，它是用绝缘导线按一定形状绕制而成的，可由一匝或多匝组成；多个线圈连成一组就称为线圈组；由多个线圈或线圈组按照一定规律连接在一起就形成了绕组，图2.3.1所示为常用的线圈示意图。线圈嵌放在铁心槽内用，不能直接转换能量，称为端部。图2.3.1常用的线圈示意图（2）极距τ极距是指交流绕组一个磁极所占有定子圆周的距离，一般用定子槽数来表示。即τ＝pZ21式中Z1——定子铁心总槽数；2P——磁极数；τ——极距。（3）线圈节距Y电机实训报告7一个线圈的两个有效边所跨定于圆周的距离称为节距，一般也用定于槽数来表示。如某线圈的一个有效边嵌放在第1而另一个有效边放在第6槽，则其节距Y＝6-1＝5槽。从绕组产生最大磁势或电势的要求出发，节距Ｙ应接近于极距τ，即：Y≈τpZ21当Y=τ时，称为整距绕组；Y＜τ时，称为短距绕组；Y＞τ时，称为长距绕组。实际应用中，常采用短距和整距绕组，长距绕组一般不采用，因其端部较长，用钢量较多。（4）机械角度和电角度一个圆周所对应的几何角度为3600角度就称为机械角度。而从电磁方面来看，导体每经过一对磁极N、S，电势就完成一个交变周期。对于4电机，P=2这时导体每旋转一周要经过两对磁极，对应的电角度为2x3600=7200，若电机有P对极，则：电角度=P×机械角度（5）每极每相槽数q每极每相槽数q是指每相绕组在每个磁极下占的槽数，可由下式计算：qpmZ21，式中ｍ——相数。ｑ个增所占的区域称为一个相带。通常情况下．三相异步电动机每个磁极下可按相数分为3个相带，因一个磁极对应的电角度为1800，故每个相带占有电角度为600称为600相带。（6