三相异步电动机绕组(二).doc

三相异步电动机绕组第3节 双层绕组 如前所述，单层绕组的端部较厚，整形比较难，当电动机容量比较大，导线较粗时，这种矛盾就显著突出。此外，难于构成短距也限制了单层绕组的应用范围，故在较大容量的三相电动机中，通常多采用双层绕组，与单层绕组比较，双层绕组有如下特点： 每个槽内嵌有上、下两层线圈边，上、下层之间用层间绝缘隔离。线圈数与槽数相等，故绕组、嵌线较费时。 在槽内有可能发生相间短路故障。 由于槽内有层间绝缘，故槽面积利用率要低一些。 各线圈的形状大小一样，相互重迭，故又称双层迭绕组。绕组的端部较整齐美观。 可选用最有利的节距以削弱气隙磁场中的高次谐波，改善电动机的起动和运行性能。 一、整数槽双层绕组 当每极每相槽数q=整数时即为整数槽双层绕组，绕组的节距可用全距或短距，为了改善电气性能，实际生产中多用短距。对于短距绕组，因某些槽中的上、下层线圈边若不属于同一相，则层间承受较大电位差，故必须垫好层间绝缘，以防止相间短路。1. 绕组的排列和连接双层绕组的排列，也可用绘制展开图的方法来解决。双层绕组每个槽内有上下两层线圈边，上层线圈边用实线表示，下层线圈边则用虚线表示（或三相绕组分别以粗实线、细实线和虚线表示），上层边和下层边分别位于槽的左侧和右侧。今以36槽两极，节距y=113，支路数a=1的三相双层迭绕组为例，说明其展开图的绘制方法。（1） 标槽号 每槽以一实线和虚线表示，共画36个槽，并依次标上各槽槽号。 (2)标极距 （3）划分相带每相带所占槽数，相带号分别用字母U、-W、V、-U、W、-V表示，依次标在该相带线圈上层边所在的位置。（4） 标电流方向假设正号相带（U、V、W相带）中电流向上，则负号相带（-U、-V、-W相带）中电流向下。（5） 连成线圈组（极相组）按照节距y=113，将同一线圈的上层边和下层边用斜线连接起来，将每一极相组中的6个线圈串联成一组。（6） 连过桥线由于双层迭绕组的极相组数等于极数，故该两极电动机每相各有两个极相组（线圈组），又因并联支路数a=1，故每相两线圈组间应为反串连接，即尾端接尾端。（7） 定各相绕组的始端和末端各相的始（末）端之间在铁心上通常间隔1200电角度，由于每槽电角度为100，故需间隔12槽，当U1从第1槽引出时，V1、W1因分别从第13槽和第25槽引出；与之相匹配，U2从第19槽引出，V2、W2分别从第31槽和第7槽引出。 按同样方法，可以给出其他槽数、极数和并联路数的双层迭绕组展开图。当假设各相电流均从始端流入、末端流出时，则相邻极相组（线圈组）中上层边电流的方向相反，在展开图中用箭头表示时，将是向上和向下相间的，故可以此来判别线圈的排列和连接是否正确。 2、嵌线方法 双层绕组的嵌线方法较为简单，现以三相36槽4极双层迭绕组为例说明其嵌线顺序如下： 1）先选好起嵌槽的位置，使引出线位于出线孔附近。本例假设的8、9、10三槽为起嵌槽。 2）将极相组（线圈组）的1、2、3线圈的下层边嵌入第8、9、10槽内，放好层间绝缘，上层边吊起暂时不嵌。 3）将极相组的4、5、6线圈的下层边嵌第11、12、13槽内，放好层间绝缘（下同），上层也吊起暂时不嵌。 4）将相组的7、8、9线圈的下层边嵌入第14、15、16槽，第7只线圈的上层边也吊起，从第8只线圈起，其下层边嵌入15槽后，接着将其上层边（按y=18）嵌入第8槽，依次嵌入其余各线圈的下层边与上层边。 5）全部线圈的下层边嵌好后，即可将吊把线圈的上层边依次嵌入槽的上层（吊把线圈边数等于节距y，本例中y=7，所以吊把线圈边数亦为7）。 6）根据展开图，将同相相邻的两线圈组“反串”连接，并接成并联路数a=2. 二、分数槽双层绕组 双层绕组当每极每相槽数q不是一整数，而是一个分数时，即为分数槽双层绕组。分数槽双层绕组的分布，必须保证三相电势和磁势平衡，否则就不能成为对称三相绕组。要保证这种平衡，则必须使绕组满足以下对称条件，即：整数式中 t极对数（p）与槽数（Z）的最大公约数。 例1： 27槽能否制成6极三相对称双层绕组？ 【答】 每极每相槽数，是分数。极对数3与槽数27的最大公约数t=3,得：是整数，故能制成六极三相对称双层绕组。 例2： 24槽能否制成六极三相对称绕组？ 【答】 每极每相槽数，是分数，极对数3与槽数24的最大公约数t=3，得：非整数，故不能制成六极三相对称双层绕组。 例3：54槽能否制成8极三相对称双层绕组？ 【答】 ，是分数。极对数4与槽数54的最大公约数t=2,得：是整数，故能制成8极三相对称双层绕组。 54槽8极分数槽双迭绕组应用较多，如：JO2系列的6号、7号机座和Y系列的180、200、225机座，其八极铁心冲片均是54槽，与六极的铁心冲片通用。 1.绕组的排列 每极每相槽数q为分数时，由于不可能将槽数分隔为分数，也不可能制成分数线圈来嵌线，故在实际生产中，是在每个磁极下允许各相占有不同槽数，但很有规律地分配每相线圈于各磁极下，使每相线圈总数相等，达到三相平衡。 表3-2所示为三相分数槽双层绕组常用线圈数的分配循环规律。表3-2 分数槽双层绕组常用线圈数的分配每极每相槽数（q）线圈数的分配（1-2），（12）.（1-1 1-2），（1-1 1-2）.(1-2 2-2),(1-2 2-2).(1-1-1-1-2),(1-1-1-1-2).(2-1-2-1-1),(2-1-2-1-1).(1-2-1-2-2),(1-2-1-2-2).(2-3),(2-3).(2-2-2-3),(2-2-2-3).(2-3-2-3-2),(2-3-2-3-2).(3-3-3-4),(3-3-3-4).(4-4-4-5),(4-4-4-5).(4-4-4-4-5),(4-4-4-4-5).注：1表中循环的线圈数（1-2）.表示某相线圈在一个极下占有1槽，在其后的一极下占2槽，依次 重复；（1-1-1-2）.表示某相线圈在第一、第二、第三个极下各占1槽，第四极下占2槽，依次重复。其余同理。2. 表中循环的线圈数（1-2）.与（2-1）.等效；（1-1-1-2）.与（1-1-2-1）.或（1-2-1-1）.或（2-1-1-1）.均等效。其余同理。 例4 54槽8极，的三相电动机，试作绕组的排列。 【解】 由,从表3-2，得线圈数的分配为（2-2-2-3）.，取其等效数列（3-2-2-2）（3-2-2-2）、（2-3-2-2）（2-3-2-2）和（2-2-3-2）（2-2-3-2）。 根据上述数列，即可作出三相绕组在各磁极下线圈数的排列，见表3-3.表3-3 54槽8极线圈数的排列表相 号磁 极 号每相线圈总数P1P2P3P4P5P6P7P8U3222322218V2322232218W2232223218各磁极线圈数77767776注：1.p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7、p8是八个磁极的代号。2. 每相有八个极相组（线圈组），各极相组中的线圈数，按表所示。 由表3-3，不难作出54槽8极三相绕组槽号（线圈号）排列表，如表3-4所示。线圈号即线圈上层边所在位置的槽号。下层边的位置，按节距y=1-7即可确定，下层边总的分布情况，与上层边的分布保持一致。 根据表3-4及以上所述即可绘制该绕组的排列展开图。表3-4 54槽8极三相绕组槽号（线圈号）排列表槽号磁 极 号每相占有槽数P1P2P3P4P5P6P7P8U1-815-2228-3542-49182-916-2329-3643-50330W-410-1724-3137-445118-511-1825-3238-45521239V6-1319-2633-4046-53187-1420-2734-4147-542148各极占有槽数77767776 注：表中每相占有槽数，即每相线圈上层边所占槽数。 根据表3-1，该分数槽双层绕组的最大并联支路数为:式中 2p极数，本例2p=8； d分数q约净后的分母，本例. 因此可以满足a=2的要求。 2.嵌线方法 分数槽双层绕组的嵌线方法，与整数槽双层绕组的嵌线方法相同，但必须注意各极相组中线圈的分配循环，轮换规律，不能搞错。第4节 单双层绕组 单双层绕组又称单双层混合绕组，这种绕组是在短距双层绕组的基础上演变而来的。短距双层绕组中，某些槽上、下层线圈边是属于同一相的，若合并为一个单层线圈边，而另一些槽上、下层线圈边不属于同一相的，仍然保留为双层绕组的结构，对于同相号的线圈边，按同心式绕组形式将其端部连接起来，即成为既有单层又有双层的单双层（混合）绕组。这中绕组综合了单层和双层绕组的一些优点，它既保留了双层短距绕组能削弱谐波磁动势、改善起动性能的优点，又具有单层绕组毋需层间绝缘，槽满率较高、线圈数目少等特点。不足之处，主要是不能如短距双层绕组那样可采用单一规格的线圈，而必须绕制匝数不同。节距不等的单层和双层两类线圈，给绕组的制作工艺带来一些不便。 1.绕组的排列 单双层绕组适用的排列规律和短距比，如表3-5所示。表3-5 单双层绕组的排列和理论短距比每极每相槽数（q）345678槽数排列（双-单-双）1-2-12-2-21-4-13-2-32-4-24-2-43-4-34-4-4理论短距比（）绕组系数（Kww）0.9460.9250.9520.9100.9420.8990.9320.923注：1.槽数的排列，中间数字表示一个相带中放单层线圈的槽数，左、右两边的数字表示左、右两边放双层线圈的槽数。2.理论短距比，即指对应的双层绕组的短距比。 单双层绕组各线圈的节距可由下式求得： 最大节距y1=（槽） 第二节距y2=y1-2（槽） 第三节距y3=y2-2（槽）其余的节距依次类推。单双层绕组用于2极电动机较为有利。 2.嵌线方法 例5 三相18槽2极单双层绕组的嵌线方法。 单双层绕组的嵌线方法与单层和双层绕组的嵌线方法大体相同，今以三相18槽2极单双层绕组为例，说明如下： 假设第8、9槽为选定的起嵌槽，将第一个线圈（由大、小线圈各一构成一个线圈组）的两个下层线圈边分别嵌入第8槽和第9槽，其上层边暂时吊起不嵌。（注：嵌入第9槽中的是单层线圈边，由于该线圈边端部是被压在其他线圈下面的，故称下层边）。 空一槽，把第二个线圈组的两个下层边分别嵌入第11、12槽，其上层边暂时也吊起不嵌。 再空一槽，把第三个线圈组的两个下层边分别嵌入第14、15槽，并将小线圈的上层边按y=1-7，嵌入第8槽（双层槽中，嵌入上层边前，应先放好层间绝缘），大线圈的上层边嵌入第7槽。 按隔一槽嵌如一组线圈的规律，嵌完其余线圈。 最后将吊把边依次分别嵌入第1、2、4和第5槽。 同相线圈组之间“反串”连接。第5节 混相绕组及Y-混合绕组 一、混相（散布）绕组 把600相带整数槽双层绕组各相邻相带的相邻两槽的线圈边相互交换，即为混相绕组，又称散布绕组。混相绕组所产生的某些谐波磁动势的幅值较小，有利于改善磁场波形，但其基波绕组分布系数也有所降低，尤其是q值较小时降低较多，故这种绕组仅在q值较大时才考虑采用。 表3-6为24槽2极600相带绕组与混相绕组的排列对照表。表3-6 600相带绕组与混相绕组的排列对照表槽号12345678910111260相带绕组UUUU-W-W-W-WVVVV混相绕组-VUU-WU-W-WV-WVV-U槽号13141516171819202122232460相带绕组-U-U-U-UWWWW-V-V-V-V混相绕组V-U-UW-UWW-VW-V-VU注：1.Z=24,2p=2,q=4.2.表中相号U、V、W与惯用的相号A、B、C对应，以下相同。二、Y-混相绕组（300相带绕组）每极每相槽数q为偶数的600相带双层绕组，若将每个相带内q个槽划分为qY和q两个相等的部分，各自为一相带，在空间各自占300电角度，把所有qY线圈按星形连接， 所有q线圈按三角形连接，然后以串联或并联方法将这两套绕组连接起来，即成为Y-混合绕组，又称300相带绕组.与600相带绕组相比，这种绕组的优点在于可进一步削弱高次谐波并提高基波绕组分布系数。制作这种绕组，对绕组分布的对称性及接线的正确性均应有严格的要求，否则，其优点可能不显著乃至有不良副作用。表3-7为24槽2极600相带绕组与Y-混合绕组的排列对照表。表3-7 600相带绕组与Y-混合绕组排列对照表槽号12345678600相带绕组UUUU-W-W-W-WY-混合绕组UUUYUY-W-W-WY-WY槽号910111213141516600相带绕组VVVV-U-U-U-UY-混合绕组VVVYVY-U-U-UY-UY槽号1718192021222324600相带绕组WWWW-V-V-V-VY-混合绕组WWWYWY-V-V-VY-VY注：Z=24,2p=2，q=4.第6节 延边三角形绕组 延边三角形绕组共有九个出线头，在额定工况运行时为三角形接法；在电动机起动时，一部分绕组接成形，另一部分绕组接成Y形，从图形上看，好像是形的三条边延长了，故得名延边三角形，当起动阶段结束后，三相绕组转为三角形接法在额定电压下运行。 每相绕组中间的抽头位置不同时，即Y形绕组与形绕组的线圈数之比不同时，延边三角形接法起动与三角形接法直接起动，两者之的起动电流之比及起动转矩之比参考值，见表3-8. 表3-8 起动电流之比及起动转矩之比（参考值）抽头比（Y:)延边三角形起动/三角形直接起动起动电流（%）起动转矩（%）1:150451:260531:36865 延边三角形绕组抽头及接线时，应十分注意其电磁的平衡问题，否则，可能使电动机产生单边磁拉力、局部环流或者不能运转等不良后果。 一、单边磁拉力问题 延边三角形绕组在起动时，Y接法部分的极相组（线圈组）的磁动势较大，对转子的磁拉力较大，接法部分的极相的磁动势较低，对转子的磁拉力较小。 二、多路进电时的平衡问题 对于多路进电的延边三角形绕组，其抽头的接法，应使互差几何角的线圈组同时对称进电，否则由于不对称，导致磁动势不平衡，电动机就难于正常起动和运转。第七接 绕线式转子绕组 三相异步电动机的转子绕组有鼠笼式和绕线式两类，笼式结构简单，可靠性较高、价格较低，故其应用最为广泛；绕线式通常应用于要求起动转矩大，起动电流小，以及有一定调速范围的场合。本节主要介绍绕线式转子绕组。 一、绕线式转子绕组的类型 小型三相异步电动机绕线式转子绕组，可采用与定子绕组同一型式，也可采用不同型式，转子绕组常用双层迭式或单层链式，个别采用同心式。小型转子绕组的排列、线圈的绕制和嵌线方法，通常均与同一型式的定子绕组相同。 容量较大的三相绕线转子异步电动机，其转子一般都采用波形绕组。 转子绕组所构成的磁极数，必须与同一电动机定子绕组的磁极数相等，转子绕组通常接成Y形，其三个端点分别接至三个滑环上。转子绕组端点的标志（符号）见表3-9. 二、 转子波形绕组的结构 波形绕组由于其形状呈波浪形，因而得名。异步电动机转子的波形绕组，应用最广泛的是每个槽里有两根铜条（矩形电磁线）的单匝双层波形绕组。 1.每相两个回路 异步电动机转子双层波形绕组每相有两个回路，且两回路的绕向是相反的，两回路之间串联连接方法，早期生产的老式电机是在底层铜条上用导线将两回路连接起来，且三相绕组的六个出线头是放在转子的同一个端部，故位置较挤。改进后的接线办法，是通过某个槽内的单根铜条（该槽只放一根铜条）将两个回路连接起来，这样就使转子三相绕组的三个首端和三个尾端分别位于转子的两端，且每