12-3 三相异步时机绕组教案.doc

茂名市技工学校文化理论课教案编号：QD - 0707 - 03 版本号：A/0 流水号：科目：电机与变压器 授课班级：09机电高级、班 共 9 页电机与变压器 第十四讲课题：1、三相双层绕组叠绕组 2、波绕组简介授课课时2节授课日期授课方式讲授 提问作业题数2拟用时间0.5教学目的1.掌握三相异步电动机双层绕组的组成2.掌握三相异步电动机双层绕组展开图的绘制选用教具挂图模型、自制挂图重点1.三相异步电动机双层绕组的组成2.三相异步电动机双层绕组展开图的绘制难点三相异步电动机双层绕组展开图的绘制教学回顾导入课题复习：1、小型三相异步电动机的定子绕组什么结构的绕组？2、按线圈的形式分类，单层绕组可分为哪几种形式?导入课题：定子绕组是三相异步电动机的主要组成部分，是电动机产生旋转磁场、实现能量转换的关键部件，也是容易受到损伤的部位。目前损坏的电动机中，80左右要维修绕组。所以掌握定子绕组的基本结构、连接方法及展开图的绘制，了解常见故障的处理方法都是非常必要的。授课教师：黄 文 进 教研组审阅： 科审阅日期：教 学 过 程 第 7 页一、讲授新课一、双层绕组的概念：双层绕组的每个槽内有上、下层两个线圈边，每个线圈的一条边嵌放在某一槽的上层，另一条边则嵌放在另一槽的下层，整个绕组的线圈数正好等于槽数。双层绕组的主要优点是：(l)可以选择最有利的节距，例如，以使异步电动机的旋转磁场波形更接近于正弦波。因为非正弦波含有高次谐波分量，而谐波分量增加电动机的损耗、噪声、振动，减少电动机的输出功率。(2)所有线圈具有同样的形状和尺寸，便于制造。(3)可以组成较多的并联支路，容易制造大容量电动机，10kW以上的电动机一般都采用双层绕组。(4)端部形状排列整齐，有利于散热和增加机械强度。双层绕组主要不足之处是同一槽内放置上、下两有效边，可能不属同相，因而层间电压较高，需要可靠的层间绝缘；槽利用率低，且绕组的嵌线工艺比单层复杂。 双层绕组可分为叠绕组和波绕组两种形式。二、双层叠绕组的展开图叠绕组在嵌线时，总是后一个叠在前一个上面，所以得名叠绕组，展开图的画法与单层基本相同，只是用实线来表示线圈的上层边，虚线来表示线圈的下层边。例5 4 国产J02 61 4 型三相异步电动机，其定子绕组采用双层叠绕的形式，定子槽数为=36槽，极数2P=4 ，线圈节距= 7（即1 与8 槽），试绘出绕组展开图。解：(1)计算极距、每极每相槽数、选取节距: 槽, 槽 槽(2)展开图上划分极、相带并画出上层边的电流方向：列表与单层绕组完全一样，不同的是双层绕组的槽号只代表每个线圈的上层边位置，下层边位置由节距确定。 与单层绕组相似，一个相带中上层边的电流方向应相同，与相邻相带的上层边电流方向相反，图510a中标出的电流方向是U1、V1、W1相带向上，U2、V2、W2相带向下，下层边虚线上的电流顺着上层边流动，与本槽上层边的电流方向不一定相同。(2)按相带和电流方向连接成线圈组及相绕组以U相为例，如图510a所示，因线圈节距Y=7槽，则第l槽的上层边与第8槽的下层边连接起来构成线圈1，第2槽的上层边与第9槽的下层边连接起来构成线圈2以此类推，即可构成定子绕组U相的全部l2个线圈(1、2、3、10、11、12、l9、20、21、28、29、30)。图5一l0中，每个线圈都由一根实线和一根虚线组成，实线表示上层边，虚线表示下层边，各线圈的编号都用其上层边所在的槽号表示。由图510可见，双层绕组比单层绕组更好画，只要画好第一个线圈后，依此类推就可，所有线圈都是一样的，所以也称等元件结构。将线圈l、2、3串联起来，l9、20、21串联起来，就分别组成了两个对应于S极下U相带的极相组；将线圈l0、11、12串联起来，28、29、30串联起来，又分别组成了两个对应于N极下U相带的极相组。顺着电流的方向，如果S极下的极相组是正向连接，则N极下的极相组应反向连接，与单层绕组展开图一样，就可把四个极相组串联成相绕组。(3)确定各相绕组的出线端定子相邻两槽间的电角度为20，U、V、W三相绕组出线端的首端相隔l20电角度，则电源引出线应相隔6槽。若将U1定在第l槽，则V1应定在第7槽，W1应定在第13槽，U2、V2、W2分别在28槽、34槽、4槽，如图510b所示。 三、多支路数的接线方法上述绕组的连接。是假定绕组的并联支路数a=1(也称单进火)来分析的，即各相绕组的4个极相组串联成一条支路，如图511a所示的U相。但实际上，常要求绕组的并联支路数a1，若要求并联支路数a=2(也称双进火)，例如将每相绕组的4个极相组连成2条支路。以例54的U相为例，只要把第一对极中s极下的极相组l、2、3与N极下的极相组l0、11、l2“尾与尾相连”(即反接)组成一条支路，第二对极中S极下的极相组l9、20、21与N极下的极相组28、29、30“尾与尾相连”组成另一条支路。然后再把这两条支路的首端与首端(即线圈1与线圈19的首端)相连，作为U相绕组的首端U1；尾端与尾端(即线圈10与线圈28的尾端)相连，作为U相绕组的尾端U2，如图511b所示。图51l中短划线“”是同一极相组线圈之间的连线，一个槽号代表一个线圈，带箭头的短划线“ ”是极相组之间的连线。由上述分析可知，双层叠绕组每相的极相组数正好等于电机的极数，即每相共有2P个极相组，而每个极相组都有可能单独成为一条支路，因此双层叠绕组每相的最多并联支路数等于磁极数，即a最大=2P。但对已绕好的单支路(a=1)三相绕组，不能随意改成双并联支路(a=2)，因为若这样改变，每相匝数减少一半，根据U1E1=4.44，电动机的磁通将增大一倍，磁通饱和会使电动机发热损坏。三、圆形接线参考图(简称接线图)三相绕组的展开图，可以清楚地表示出绕组的节距、线圈组数、各相的首尾连接方法等。但由于线圈边的重叠，看起来比较复杂。因此在工厂实际接线时，为了能清楚地看出各线圈组之间的连接方式，常采用一种简化了的圆形接线参考图。画接线图时，不管每极每相有几个槽，也不管一个极相组内有几个线圈，每一个极相组都用一根带箭头的短圆弧线来表示，箭头所指方向表示参考电流方向。现以例54所给电动机为例，说明圆形接线图的画法，如图512所示。（1）将定子圆周按极相组数均分成2pm圆弧段，每段表示一个极相组。对例54来说，三相共有2pm=223=12个极相组(每个极相组有三个线圈串联)，故图中有l2根圆弧短线。（2）极相组的排列次序应与展开图一致，顺次给每个极相组编号，标出极相组的电流参考方向，并列出表格。36槽4极双层绕组上层边的分布表磁极(S)(N)相带U1W2V1U2W1V2极相组编号123456第一对磁极槽号1、2、34、5、67、8、910、11、l213、14、1516、l7、l8极相组编号789101112第二对磁极槽号19、20、2l22、23、2425、26、2728、29、3031、32、3334、35、36如第一极相组(本例中由1、2、3三个线圈串联而成)编号为l，席二个极相组编号为2，以此类推，共有l2个极相组。根据600相带原则，对应为U1 W2 V1 U2 W1 V2，则U相的极相组编号为l、4、7、10；V相的极相组编号为3、6、9,12；W相的极相组编号为2、5、8、11。箭头的方向说明相邻的极相组参考电流方向相反。（3）三相绕组的首端相隔120电角度，因而可确定：U相的首端U1是极相组l的头，V相的首端V1是极相组3的头，W相的首端W1是极相组5的头；顺着电流方向连接就可得到三相绕组的尾端U2、V2、W2。如果绕组是几路并联的，可以将每个支路各自串联后再并联起来，并联后各支路的线圈数应相等，电流方向也应一致。图512b为a=2时的绕组连接图。 a)一路 b)两路并联图5一l2 四极绕组接线图四、波形绕组简介波形绕组的特点是：两个相邻的线圈成波浪形前进，如图所示，波绕组的连接规律是把所有同一极性（如N1,N2）下属于同一相的线圈按波浪形依次串联起来组成一组，在把另一极性（S1,S2）下的属于同一相的线圈按波浪形依次串联起来，组成另一组，最后根据需要把这两组接成串联或并联，构成相绕组。 为合成节距 波形绕组只有两条支路，分别由N极或S极下的线圈串联而成，可减少线圈间的连线，保持绕组之间平衡。它主要应用于绕线转子异步电动机的转子绕组。 例：将前述三相四极36槽的绕组绕成波绕组。合成节距：槽 线圈节距：槽绘制波绕组展开图的步骤与叠绕组完全相同，该例题槽电势星形图和相带划分与前例完全相同，如图5-2（a）所示若A相从3号线圈起，则3 号线圈一导体边放在3 号槽上层用实线表示，另一导体边放在10号槽下层用虚线表示（）然根据，3号线圈应与21号线圈连接，其绕组展开图如5-14所示。每绕完一周后人为地前进或后退一个槽，才能使绕组继续绕下去。本例后退一个槽。线圈2和线圈20完成一周，再后退一个槽，线圈l和线圈19完成一周，绕三周组成U相的S极下的线圈组； 2同理：U相的N极下线圈l2和线圈30完成一周，线圈11和线圈29完成一周，线圈10和线圈28完成一周，组成另一