电枢绕组知识

电枢绕组的一般知识电枢绕组的常用术语•元件（线圈）：绕组线圈称为绕组元件，分单匝和多匝。一个元件由两条元件边和端接线组成，元件边放在槽内，能切割磁力线而产生感应电动势，叫“有效边”，端接线放在槽外，不切割磁力线，仅作为连接线用。每个元件的一个元件边放在某一个槽的上层，另一个元件边则放在另一槽的下层。•元件的首末端：每一个元件均引出两根线与换向片相连，其中一根称为首端，另一根称为末端。每一个元件的两个端点分别接在不同的换向片上，每个换向片接两个不同的线圈端头。•实槽：电机电枢上实际开出的槽叫实槽。实槽数用Q表示。•虚槽：即单元槽(每层元件边的数量等于虚槽数)，每个虚槽的上、下层各有一个元件边。虚槽数用Qμ表示。设槽内每层有μ个虚槽，若实槽数为Q，虚槽数为Qμ，则Qμ=μQ。•极轴线：磁极的中心线。•几何中性线：是指主磁极N极和S极的机械分界线。•物理中性线：把N极与S极磁场为零处的分界线称为物理中性线。电枢绕组的常用术语a)元件b)绕组元件在槽内的放置c）实槽与虚槽b）1—上层边；2—下层边；3—端接部分；4—首、末端c）1—槽楔；2—线圈绝缘；3—导线；4—层间绝缘；5—槽绝缘；6—槽底绝缘电枢绕组的常用术语•极距：相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离，用表示为（距离）pD2若用虚槽数表示为（槽数）式中D—电枢外径(m)；p—磁极对数。p2Qμ电枢绕组的常用术语极距位置示意图•绕组节距：绕组节距通常用虚槽数或换向片数表示，见图1-12。(1)第一节距Y1：同一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离。(2)第二节距Y2：连至同一换向片上的两个元件中第一个元件的下层边与第二个元件的上层边间的距离。(3)合成节距Y：连接同一换向片上的两个元件对应边之间的距离。(4)换向器节距YK：同一元件首末端连接的换向片之间的距离。21yyy单叠绕组21yyy单波绕组电枢绕组的常用术语电枢绕组的常用术语电枢绕组的节距a)单叠绕组b)单波绕组a)b)绕组主要分类：大的分类为环形和鼓形；环形绕组只曾在原始电机用过；现代直流电机均用鼓形绕组，它又分为叠绕组、波绕组和蛙形绕组。鼓形绕组比环形绕组制造容易，又节省导线，运行较可靠，经济性好，故现在均用鼓形绕组。环形绕组示意图鼓形绕组示意图电枢绕组的常用术语叠绕组：指串联的两个元件总是后一个元件的端接部分紧叠在前一个元件端接部分，整个绕组成折叠式前进。波绕组：指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串联起来，象波浪式的前进。波绕组示意图叠绕组示意图电枢绕组的常用术语单叠绕组：是指相邻元件(线圈)相互叠压,元件的出线端接到相邻的换向片上，第一个元件的下层边（虚线）连接着第二个元件的上层边，它放在第一元件上层边相邻的第二个槽内。合成节距与换向节距均为1,即：Y=Yk=1下面通过例子说明单叠绕组如何连接，有何特点。例:已知某直流电机的极对数p=2，虚槽数Qμ，元件数S，及换向片数为K，S=K=Qμ=16,试画出单叠绕组展开图。单叠绕组解:1．计算绕组数据:因为是单叠，所以Y=Yk=12．画绕组展开图:假想把电枢从某一槽的中间沿轴向切开展示成平面，所得绕组连接图称为绕组展开图。（1）先画16根等长、等距的实线，代表各槽上层元件边，再画16根等长等距的虚线，代表各槽下层元件边。4221621pZy单叠绕组Qμ（2）根据Y1，画出第一个元件的上下层边（1～5槽），令上层边所在的槽号为元件号。（3）接上换向片，1、2片之间对准元件中心线，之后等分换向器，定出换向片号；（4）画出第二个元件，上层边在第2槽，与第一个元件的下层边联接；下层边在第6槽与3号换向联接。按此规律，一直把16个元件全部联起来。（5）放磁极：磁极应均匀分布在圆周上，N极磁力线垂直向里（进入纸面），S极向外（从纸面穿出）；单叠绕组（6）放电刷：对准在磁极轴线下，画一个换向片宽（实际上K很多，电刷宽＝2～3片宽）。并把相同极性下的电刷并联起来。实际运行时，电刷是静止不动的，电枢在旋转，但是被电刷所短路的元件，永远都是处于电机的几何中性线，其感应电动势是接近零的。为使正、负电刷间引出的电动势最大，我们已知被电刷所短路的元件电动势为零，在元件端接线对称的情况下，电刷的实际位置应在磁极中性线下，所以习惯上称为“电刷放在几何中性线位置”。单叠绕组单叠绕组单叠绕组单叠绕组连接顺序表绕组展开图比较直观，但画起来比较麻烦，为简便起见，绕组连接规律也可用连接顺序表来表示。本例连接顺序表如下。上排数字同时代表上层元件边的元件号、槽号和换向片号，下排数字代表下层元件边所在的槽号。单叠绕组并联支路图单叠绕组取一瞬间（如图F1-16瞬间），将此瞬间不与电刷接触的换向片省去不画，可以得到图1-15的并联支路图。可以看出单叠绕组的连接规律是将同一磁极下的各个元件串联起来组成一条支路。所以，单叠绕组的并联支路对数a总等于极对数p，即a=p。单叠绕组的特点：1）同一主磁极下的元件串联成一条支路，主磁极数与并联支路数相同。2）电刷数等于主磁极数，电刷位置应使感应电动势最大，电刷间电动势等于并联支路电动势。3）电刷个数等于极数。单叠绕组单波绕组单波绕组的特点：1）上层边位于同一极性磁极下的所有元件串联起来组成一条支路，并联支路对数恒等于1，与磁极对数无关；2）当元件的几何形状左右对称，电刷在换向器表面上的位置对准主磁极中心线时，支路电动势最大；3）电刷数等于磁极数（全额电刷）。4）电枢电动势等于支路感应电动势；5）电枢电流等于两条支路电流之和。单叠绕组与单波绕组的主要区别在于并联支路对数的多少。单叠绕组可以通过增加极对数来增加并联支路对数。适用于低电压大电流的电机；单波绕组的并联支路对数a=1，但每条支路串联的元件数较多，适用于小电流较高电压的电机。单波绕组①环形电枢绕组eeeeeeeeeeeeee(2)电枢绕组的演变•优点–绕组不受极数的限制,即同样的绕组可供不同极数的电机使用•缺点–中空铁心内侧导体无法切割磁极磁通（无磁通可切）以产生电势,即只有一半导体产生电动势，浪费材料且增加电枢电阻–须手工绕制,制造费时,且绝缘处理不易–使自感及互感增大致换向不良②鼓形电枢绕组2e2e2e2e2e2e2e2e2e2e2e2e2e2e•优点–导体利用率较环形绕组高–可采用成形的绕组,绕置容易及易于绝缘–自感及互感较环形绕组小,因此换向较环形绕组优•缺点–不能适用於不相同极数的电机,有可能电动势方向或电磁力方向会相反而抵消一部分。•小结–直流电机电枢绕组是无头无尾的闭合绕组；–直流电机电枢绕组至少有2条并联支路。–单叠绕组a=p即并联支路对数恒等于电机极对数–单波绕组a=1即并联支路对数恒等于1•电刷放置的一般原则是确保空载时通过正、负电刷引出的电动势最大，或者说，被电刷短路的元件中的电动势为零。–对于端接对称的元件，电刷放置在主极轴线下的换向片上。•除单叠、单波绕组外•复叠绕组：两个单叠绕组互相间隔嵌入槽内•复波绕组：两个单波绕组互相间隔潜入槽内•混合绕组：一个单叠和一个单波绕组（蛙型）•应用–单波绕组支路最少，用于小容量电机和电压较高或转速较低的电机–复波绕组可用于多极数、低速的大中型电机–单叠绕组的支路数比波绕组多，主要用于中等容量、正常电压和转速的电机–复叠绕组用于大容量或低压、大电流的电机–蛙型绕组常用在转速较高、换向困难的大型直流电机各种绕组的应用范围电枢绕组的一般知识绕组放在电枢中既要通电流又要能在磁场中感应电动势。双层绕组，每个线圈的一边嵌放在某一槽内的上层，另一边放在另一槽的下层。caa′c′aa′c′ca线圈并不和c线圈直接串联aa′c′c注意:虚线表示下元件边实线表示上元件边通常电机绕组需要用较多的元件组成，但电枢铁心周围表面有时不能冲太多的槽，因此每个槽的上、下层可嵌放多个线圈边。同一槽内每个上、下元件边所占的槽的位置为一个虚槽。uQQu虚槽数如一个实槽中嵌放3个元件边。一个实槽中有3个虚槽20Q如实槽数:3u虚槽数：60203uQQu60uQS元件数：一个绕组元件两端分别与两片换向片连接，元件之间同过换向片相互串联起来。12345注意：一个换向片与两个线圈边连接。uQSK换向片数：一、绕组节距（一）、第一节距y1每一元件的两元件边在电枢表面上所跨越的距离用虚槽数来表示，称为绕组的第一节距y1。123451y说明上元件边嵌放在第1槽的上层，下元件边嵌放在第9槽下层中。81y为了使元件中的感应电动势最大，各种绕组的都应等于一个极距。1y磁极距NNs磁极距（槽）pQu21y整距N极感应电势和S极感应电势大小相同，方向不同。NSy1N极感应电势和S极感应电势大小相同，方向不同。整距线圈电动势最大1y整距NSy1NNSNEE0SE0NNEEE1y短距1y长距整数pQyu21（三）合成节距y相邻联接的两个元件的对应边间隔的虚槽数，称为绕组的合成节距y。123y21yyy叠绕组:(四）换向器节距yk每一元件的两端所联接的两换向片之间的距离，单位是换向片，称为换向器节距yk.123ykykyy例题：一单叠绕组直流电机，磁极数为4，电机实槽为10，每个槽中放四对元件边（上、下层），怎样设计绕组的节距？可以确定绕组的形状及kyyy、、21相连接元件的关系。101y（槽）1kyy（片）912yyy第一元件上层边1槽下层边11槽第二元件上层边2槽下层边12槽解：u=4Q=1040uQpQu2槽）(10440123y2yky单叠和复叠绕组一、单叠绕组节距和绕组连接表依次相串联的绕组错开y=yk=1的距离相叠，直到最后一个元件的末端与第一元件的首端相接形成闭合绕组。单叠和复叠绕组例题：一台直流电机数据2p=4，试绕制一单叠右行整距绕组？20KSQQu解释：整距y1=τuQQ1u右行指相邻右边的线圈交叠在左边线圈上。yk=+1左行指相邻左边的线圈交叠在右边线圈上。yk=-12011223左行右行（一）节距计算线圈（元件）1上层边1槽线圈2上层边2槽下层边6槽下层边7槽1ypQu24201kyy412yyy5（二）绕组连接表绕组连接表可看出连接顺序，在y1、y2,、yk确定后就可以画出绕组连接表，参照连接表，可使绕组连接方便。首先把元件和换向片自左向右编号，元件号，对应的换向片号，元件上层边所在槽具有相同的号码，而下元件边用它所在槽的号码上加一撇。如1表示1号元件，1号槽，1号换相向片，6‘表示1号元件的下层边在6号槽中，把1和6′用实线连接。两元件之间的虚线，表示通过换向器上的同一片换向片把两元件串联起来。（16号）6′7′8′9′10′11′12′13′14′15′16′17′18′19′20′1′2′3′4′5′123456789101112A1+B1-A2+B2-13141516171819201y2yy1问：1号槽下层边是几号线圈的。123465713121110982019NNSS14321514131211109876516171918201415181716ABB2B1A2A1（+）（-）++--单叠绕组展开图2p=4;Z=K=S=20通过绕组展开图，注意以下几方面：1、电刷摆放的位置123NSS电刷短路换向元件几何中性线换向元件中几乎不感应电动势，电刷短接它不会出现因为释放电能引起的过大的换向火花。123NSS电刷短接有效感应电势元件，电刷会出现换向火花。电刷应对准磁极轴线。123456+A-B相邻刷间串联各串联元件电动势相加，正确摆放电刷，才能使电刷间感应电动势最大。1、电刷摆放的位置电刷应对准磁极轴线。2、正，负电刷间构成一支路123456+A-B3、单叠绕组，支路数等于磁极数支路对数pa4、电刷数量？电刷数量等于磁极数5线圈1，6，11，16被电刷短路，但它们是几乎无感应电动势的换向元件。6电枢旋转时绕组中的感应电动势和电流是交变的。7每元件两端与两个换向片连接，每个换向片连接两个元件边。