电机实训

电机实训报告电机绕组的设计与实训
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电机设计与实训任务书学院：自动化工程学院
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 (2)
2.1三相异步电动机的结构 (2)
2.2三相交流电机旋转磁场的产生 (3)
2.3交流绕组的基本知识 (4)
三电机绕组的嵌线 (8)
3.1绕线工具 (8)
3.2绝缘材料与制作槽楔 (8)
3.3链式绕组嵌线 (10)
3.4同心式绕组嵌线 (12)
3.5交叉式绕组嵌线 (14)
四实训总结及心得体会 (15)
一实训目的
为了辅助《电机与拖动》这门功课的学习，加强学生对该门课程的学习和理解强调学生的动手操作能力及增强学生对点击结构的感性认识。

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。

掌握链式绕组、同心式绕组、交叉式绕组、波绕组展开图的绘制方法；会绘制绕组展开图，能根据展开图进行绕组嵌放和进行绕阻端部连接。

安排了两周时间进行电机拆装实训。

实训过程要求达到如下目的：
1.熟练掌握测量三相异步电动机绝缘电阻的方法。

2.学会判别三相异步电动机定子绕组的首尾端。

3.掌握三相异步电动机绕组的接法。

4.通过这次实训能够锻炼动手能力和团队合作能力。

二异步电机的基础理论
2.1 三相异步电动机的结构
三相异步电动机的主要结构都离不开如下几个部分：
1.定子（静止部分）
1.定子铁心: 定子铁心的作用是作为电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。

2.定子绕组:定子绕组的是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。

主要绝缘项目有以下三种：
（1）对地绝缘
（2）相间绝缘
（3）匝间绝缘
定子三相绕组的接线方式
（1）星形接法(Y接)
（2）三角形接法(△接)
3.机座
2.转子（旋转部分）
转子是电动机的旋转部分，包括转子铁心、转子绕组和转轴等部件。

1.转子铁心
作用:电机磁路的一部分，并放置转子绕组。

一般用0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。

2.转子绕组
作用是切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。

根据构造的不同分为鼠笼式转子和绕线式转子。

（1）鼠笼式转子：若去掉转子铁心，整个绕组的外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。

小型笼型电动机采用铸铝转子绕组，对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。

（2）绕线式转子：绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集电环（滑环）上，再通过电刷与外电路联接
3. 转轴
用以传递转矩及支撑转子的重量，一般由中碳钢或合金钢制成。

3.其它附件
1.端盖、轴承、轴承端盖、风扇
2.铭牌
三相异步电动机铭牌
1.型号
2.额定功率PN 指电动机在额定运行状态下运行时电动机轴上输出的机械功率，单位为KW。

式中，UN1、IN1、ηN、cosφN分别为电动机额定的线电压、线电流、效率、功率因数。

3.额定电压UN1 指电动机在额定运行状态下运行时定子绕组所加的线电压，单位为V 或KV。

4.额定电流IN1 指电动机加额定电压、输出额定功率时，流入定子绕组中的线电流，单位为A。

5.额定转速nN 指电动机在额定运行状态下运行时转子的转速，单位为r/min。

6.额定频率fN 我国规定工频为50HZ。

7.额定功率因数cosφN 指电动机在额定运行状态下运行时定子边的功率因数。

8.接法指电动机定子三相绕组与交流电源的联接方法。

2.2 三相交流电机旋转磁场的产生
三相交流电电源相与相之间在相位上是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场，电流每变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场的旋转速度与电流的变化是同步的.
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。

三相对称电流
（1）wt=0瞬间，iu=0，U相热绕组中无电流；iv为负，电流有末端V2流入，从首端V1流出；iw为正，电流由首端W1流入，从末端W2流出。

根据右手定则可判断出合成合成磁场方向由上方Ｎ极指向下方Ｓ极。

（2）wt＝π∕２瞬间。

Iu为正，电流由首端Ｕ１流入，从末端Ｕ２流出；iv为负，电流由末端Ｖ２流入，从首端V1流出；iw为负电流由末端Ｗ２流入，从首端Ｗ1流出。

根据右手定则可判断出合成磁场方向由右方Ｎ极指向Ｓ极，可见合成磁场沿瞬时针方向旋转了90°。

2.3 交流绕组的基本知识
1. 认识交流绕组（与绕组有关的几个概念）
线圈（绕组元件）：是构成绕组的基本单元。

绕组就是线圈按一定规律的排列和联结。

线圈可以区分为多匝线圈和单匝线圈。

与线圈相关的概念包括：有效边；端部；线圈节距等
极距：沿定子铁心内圆每个磁极所占的范围
用长度表示：
用槽数表示：
电角度：
转子铁心的横截面是一个圆，其几何角度为360度。

从电磁角度看，一对N,S极构成一个磁场周期，即1对极为360电角度
电机的机对数为p时，气隙圆周的角度数为p*360电角度。

节距
一个线圈两个有效边之间所跨过的槽数称为线圈的节距。

用y表示。

y<τ时，线圈称为短距线圈；y=τ时，线圈称为整距线圈；y>τ时，线圈称为长距线圈。

单层绕组和双层绕组
单层绕组一个槽中只放一个元件边
双层绕组一个槽中放两个元件边。

槽距角，相数，每极每相槽数
一个槽所占的电角度数称为槽距角，用α表示； 相数用m 表示，
每个极域内每相所占的槽数称为每极每相槽数，用q 表示。

2. 交流绕组的构成原则 均匀原则：每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各相绕组在每个极域内所占的槽数应相等 每极槽数用极距τ表示
每极每相槽数
对称原则：三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆周空间互相错开120电角度。

如槽距角为α，则相邻两相错开的槽数为120/α。

电势相加原则：线圈两个圈边的感应电势应该相加；线圈与线圈之间的连接也应符合这一原则。

如线圈的一个边在N 极下，另一个应在S 极下。

3.划分相带
相带：指每相绕组在每个磁极下连续占有的电角度。

60°相带在一对磁极下的排列规律：A-Z-B-X-C-Y
A 、X ，
B 、Y ，
C 、Z 分别为一对磁极中各自一相的两个相带，相距180°电角度，且A 、
B 、
C 三相互差120°电角度。

p 对极的电机，相带的排列为一对极情况的p 次重复。

4.单层等元件式绕组
例：一台电机的绕组为三相单层等元件式绕组，极对数p=2，槽数Z=24，每相并联支路数a =1，试绘出其绕组展开图。

解：（1）计算参数
××Z 24q ===22pm 223
并联支路a=1时，属于A 相的所有线圈组按电势相加原则串联，即头尾相连。

并联支路a=2时，A1相带和X1相带线圈组按电势相加原则串联，即头尾相连；A2相带和X2相带线圈组按电势相加原则串联，即头尾相连；再把两支路并联,即头接头、尾接尾。

6.线圈电动势
由电磁感应定律
可得一根导体电动势为：
——每极基波磁通
对于单层绕组，一相绕组由p 个线圈组构成，一相绕组的电动势为：
对于双层绕组，一相绕组由2p 个线圈组构成，一相绕组的电动势为：
Blv e =1122.2Φ=f E c 1Φ1111111144.444.444.4Φ=Φ=Φ⨯==N N C N C q fNk k a pqN f k fqN a p a pE
E ϕ1111111144.4244.444.422Φ=Φ=Φ⨯==N N C
N C q fNk k a pqN f k fqN a p a pE E ϕ
所以，一相绕组基波电动势的有效值为：
对于双层绕组：
对于单层绕组：
11144.4Φ
=N fNk E ϕC
qN
a p N 2=C
qN
a
p N =
三电机绕组的嵌线
3.1 绕线工具
1.钳子
钳子根据形状分为尖嘴钳、扁嘴钳、斜嘴钳和花腮钳等，它的大小用长度来标称，常用的一般有4寸、6寸、8寸三种，修理电动机一般用尖嘴钳和8寸花腮钳，主要用来切断不需要的导线或将导线拧合在一起，是电动机修理工作中不可缺少的工具。

2.板子
板子分开口板子（死口板子）、活口板子、套管板子，它是在拆装电动机时拧紧或旋松螺丝之用。

最好选用开口板子和套管板子。

3.剪子
按其长度可分为大、中、小号三种，主要用它来裁制绝缘纸和每嵌完一把线剪掉高出定子表面无用的槽绝缘纸边。

最好选用手术用弯剪，这种剪子使用起来比较灵活好用。

4.电工刀
电工刀是由钢性的刀头和镶有绝缘的刀柄组成，按长短不同分为大号、小号两种。

在电动机修理工作中，用它可以制作槽楔儿、刮去导线上的绝缘层及裁制绝缘纸等。

5.螺丝刀（改锥）
螺丝刀，是由工具钢制成的刀杆和木质或塑料制成的刀柄组成，它是用来拧紧或旋松带有沟槽的螺丝。

根据螺丝的粗细可以选用螺丝刀的大小，螺丝刀的大小用长来标称，一般可分为3寸、4寸、6寸、8寸四种，在修理电动机时常用4寸和6寸的螺丝刀。

6.榔头
1）金属榔头是由工具钢锻打淬火制成，它的大小用重量来计算。

一般工作中常用的是
0.75kg重，它主要使用在拆装电动机中。

2）橡胶榔头是用橡胶制作的，专门用于绕组整形。

7.划线板
划线板是用绝缘板锉磨而成的，划线板的头部呈鸭嘴形。

在往槽中划线时用鸭嘴部将导线一根根划进槽中，它的大小可根据电动机槽口大小制作。

8.压脚
压脚是用黄铜或不锈钢制成。

它的大小根据电动机槽而定，一般4.5kW以下JO系列电动机可以使用同样型号压脚。

压脚的作用是每嵌完一槽线把的边，利用压脚伸进槽中，将包在导线上的槽绝缘纸压平，使蓬松的导线紧压在一起，使槽楔儿顺利插入槽中。

注意操作时不要用力过猛，以免损坏导线的绝缘层。

9.打板
打板是用软质木料做成，它的形状像个鸭嘴，大小可根据电动机定子绕组来确定。

用它可修定绕组形状。

3.2 绝缘材料与制作槽楔
1.裁绝缘纸
电动机绝缘材料一般采用一层或两层聚脂薄膜青壳绝缘纸，如果原电动机修复后改变了绝缘纸或空壳无原始证据，可按下表选用：
槽绝缘纸两端伸出定子铁芯之外的长度，要根据电动机的容量大小而定，太短了，绕组对铁芯的安全距离（漏电距离）不够，导线容易与铁芯短路；太长了绕组整形时槽绝缘纸容易在槽底裂开。

实际槽绝缘纸伸出铁芯的长度见下表所示，但最好按原电动机槽绝缘纸的长度开始裁制。

槽绝缘纸的宽度可根据实际而定，因为下好线要剪去高出铁芯的绝缘纸，太宽了浪费；太窄了又包不住线把的边，宽度可根据试验来定。

要一次裁出比槽数多些的槽绝缘纸，放在一边，随嵌线随安插在槽中。

有的层间绝缘纸尺寸一样，嵌线前分别折成U形放在一边准备嵌线时用。

相间绝缘纸是垫在绕组两端每个极相组之间，起到相间绝缘作用。

相间绝缘纸的形状如半月形，相间绝缘纸的数量等于整个电动机极相组数的二倍，其尺寸按原电动机相间绝缘纸的尺寸裁制，裁好后放在电动机一旁准备嵌线时用。

2.制作槽楔儿
槽楔儿是用来安插在槽中封槽口之用，槽楔儿最好用新厚竹片子制作，也可用筷子制作，槽楔儿截面是等腰梯形，长度与槽绝缘纸长度相等，制作方法简便，做出的槽楔儿要保证与原电动机的槽楔儿基本相似。

具体做法如下：
第一步：把竹片子或筷子截成与槽绝缘纸一般的长度。

第二步：把竹片子或筷子劈开，注意宽度厚度与原槽楔儿宽度厚度一样。

第三步：右手将电工刀刃卡在桌子上，左手拿槽楔儿半成品一端（硬皮在下面），往怀中抽，使刀刃平滑地将竹片一侧削成斜面，千万不要像用刀削萝卜皮一样来削槽楔儿，那样削出的槽楔儿既不规格又慢又不好用。

做出的槽楔儿不能是“△”形，槽楔儿上端部不能高出定子铁芯，如果高出定子铁芯，转子按入定子内，可能造成磨擦故障。

第四：用同样的方法削掉对面斜腰，将槽楔儿半成品调个方向，用同样的方法削掉另一端的两边斜腰。

第五步：将槽楔儿一头削成斜茬，为的是槽楔儿能顺利插入槽中，并不损坏槽绝缘纸。

槽楔儿分五步七刀制好。

要自己领会，掌握要领，使制作的槽楔儿与原电动机槽楔儿一样。

一般是嵌完一槽线制作一根槽楔儿，在嵌线前可将制作槽楔儿的材料截好，放在一边，一边嵌线一边制作。

3.3 链式绕组嵌线
适用于极对数P等于2的。

て=z/2p
q=z/2pm
z:定子槽数。

P：磁极对数。

て:极距。

M：相数。

q ：每极没相槽数。

24槽，2对磁极，三相。

て=z/2p=24/4=6
q=z/2pm=24/（2*2*3）=2
A相：
B相:
C相:
嵌1空1嵌1空1吊把3
按顺序下7空8，吊2下9空10吊4。

再下(13，8)(15,10)(17,12)(19,14)(21,16)(23,18)(1,20)(3,22)(5,24)
最后下嵌2，4，6。

按线路图连接线头套上绝缘套。

每相之间垫上绝缘纸，用线捆绑。

整形。

3.4同心式绕组嵌线
适用于24槽一对磁极。

て=z/2p
q=z/2pm
z:定子槽数。

P：磁极对数。

て:极距。

M：相数。

q ：每极没相槽数。

24槽，1对磁极，三相。

て=z/p=24/2=12
q=z/pm=24/（2*3）=4
A相：
B相：
C相：
嵌二空二吊把四
先下13、14，吊3、4，空15、16.下17、18，吊7、8，空19、20. 然后依次下线。

最后把吊把的3、4、7、8嵌入。

按线路连接线头，套上绝缘套。

各相间加绝缘纸捆绑，整形。

3.5交叉式绕组嵌线
适用于极距て和每极没相槽数q为奇数的电机。

z:定子槽数。

P：磁极对数。

て:极距。

M：相数。

q ：每极没相槽数。

36槽，2对磁极，三相。

て=z/2p=36/4=9
q=z/2pm=36/（2*2*3）=3
A相：
B相：
C相：
嵌二空一嵌一空二吊把三
先下10、11吊2、3空12下13吊6空14、15.然后依次下线，最后下2、3、6.
相间加绝缘纸，按线路接线头，套绝缘套，整捆绑形。

四实训总结及心得体会
这两周的实训对我们来说非常有意义，在实训过程当中我学到很多关于异步电动机方面的知识，我以后会加强对它们的学习和应用。

电动机是将电能转换为机械能，现代各种生产机械都广泛应用于电动机来驱动，电动机将在工业当中发挥着巨大的作用。

电动机是我们生活中常见的一种电气化设备，电动机将电能转化为机械能，从而带动各种生产机械和生活用电器的运转。

电动机的应用很广，种类也很多，但它们工作的原理都是一样的。

如何从日常生活中常见的现象入手，激发学生探究的欲望是新课标的新体现。

通过实验我还认识到：做实验过程中要遵照流程按步骤进行。

下线的时候一步错就步步错，中间过程出错不注意到最后还得重新下，即浪费时间又破坏线圈。

绕电机主要是要细心，防止把线弄断，或者造成短路。

通过电机实训进一步理解了三相异步电动机的工作原理，掌握了电机具体的拆卸与制造步骤，并且学会了分析一些简单的电机故障。

从而将电机理论应用到了实践当中，将理论具体化，发现了理论与实际的差距和理论对实践的指导意义。