三相异步电动机绕组
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三相异步电动机绕组
第一节三相异步电动机绕组概述
三相异步电动机的定子绕组通以三相电流时,即产生旋转磁场,在转子绕组中感生电动势,该电动势在已成闭合回路的转子绕组中产生电流,转子电流与磁场相互作用产生电磁转矩,使转子驱动机械负载旋转,将电能转化为机械能。
一、三相绕组排列的基本原则
三相绕组的排列,应使之成为对称三相绕组,即,三相绕组的各相串联导体数及线规应相同,相与相之间在空间的分布应相互间隔1200电角度。
二、极相组内及相绕组内的连接
1、极相组内的连接
同一极相组(线圈组)内的线圈应正向串联连接,即“头”与“尾”相连接,在小型电动机中,一个极相组内的线圈通常是连续绕制而成,不用接头。
2、相绕组内的连接
属于同一相且同一支路的各极相组,通常有如下两种连接方法:
(1)正串连接
当每个极组应产生两个磁极时,采用正串连接(又称庶极连接),即尾端接首端、首端接尾端,也即底线接面线、面线接底线,
(2)反串连接
当每个极相组只产生一个磁极时,采用反串连接(又称显极连接),即尾端接尾端、首端接首端,也即底线接底线、面线接面线。
三、相绕组引出线的位置
三相绕组相与相之间在空间的分布应相互间隔1200电角度,在这一前提下,三相绕组的线端(引出线)U1、V1和W1之间的间隔以及U2、V2和W2之间的间隔,通常也是1200电角度,但也可以不是1200电角度,这主要是由于在实际生产中,从工艺上考虑总希望所有引出线都靠拢在机座的出线孔附近的缘故。
四、三相绕组连接的方法
三相异步电动机三相绕组连接的方法,通常有两种:一种为星形接法,又称Y形接法;
另一种为三角形接法,又称△接法。
常用的三相380伏异步电动机,功率在3千瓦及以下的,一般为星形接法(每相绕组电压设计为220伏);功率在4千瓦及以上的,一般为三角形接法(每相绕组电压设计为380伏),以便用户根据需要可采用Y-△方式起动。
五、三相异步电动机的绕组型式
第二节单层绕组
单层绕组在小型三相异步电机中应用甚广,与双层绕组比较有如下特点:
1、每个槽内只嵌有一个线圈边,因而电机的线圈总数等于铁心槽数的一半,可节省绕线
和嵌线工时。
2、因槽内只有一个线圈边,故毋需层间绝缘,在槽内不存在相间击穿的问题。
3、由于槽内无层间绝缘,故槽面积的利用率较高。
4、绕组线圈端部较厚,相互交迭,不易整形。
5、单层绕组虽也可用短距线圈,但从电磁本质上看,完全等效于整距绕组,故电气性能
较差,这是主要的不足之处。
较常用的单层绕组有单层同心式、单层链式和单层交叉式等数种。
一、单层同心式绕组
单层同心式绕组主要用于两极小型电动机,这种绕组的极相组是由节距不等、大小不同而中心线重合的线圈所组成,故名同心式。其优点是嵌线较容易,缺点是端部整形较难。
1.绕组的排列
三相2极单层同心式绕组,现今比较常用的排列,其每相绕组由两个同心的线圈组所组成,线圈组之间为“尾接尾”反串联接,并联支路数a=1.
2.嵌线方法
为了便于将各相的始、末(头、尾)端从机座的出线孔中引出,嵌线前应预先妥善确定起嵌槽的位置。
例1:24槽2极嵌线方法。
①假设以第11、12槽为起嵌槽,先将U相第一组线圈一方线圈边嵌入第11和第12槽(由于该线圈边端部是被压在其他线圈下面的,故称下层边),另一方(上层边)暂时吊起不嵌。
②空两槽(第13、14槽),将W相一组线圈的下层边嵌入第15、16槽,上层边也吊起不嵌。
③再空两槽(第17、18槽),将V相一组线圈的下层边嵌入第19、20槽,并按y=(1-12,2-11)槽,将上层边嵌入第9、10槽。
④按空两(槽)、嵌两(槽)的方法,依次将其余线圈嵌完。
⑤最后把U相和W相尚未嵌入的上层边(又称吊把边,吊把边数等于q),分别嵌入第1、2槽和第5、6槽,整个绕组即全部嵌好。
例2:30槽2极嵌线方法。
①假设以第14、15、16槽为起嵌槽,将U相一组线圈的下层边嵌入第14、15、16槽,上层边暂时吊起不嵌。
②空三槽(第17、18槽),将W相一组线圈的下层边嵌入第19、20槽,上层边也吊起不嵌。
③空三槽(第21、22、23槽),将V相一组线圈的下层边嵌入第24、25、26槽,并按y=(1-16、2-15、3-14)槽,将上层边嵌入第11、12、13槽。
④再空两槽(第27、28槽),将U相另一线圈组的下层边嵌入第29、30槽,并按y=(1-14、2-13)槽,将上层边嵌入第17和第18槽。
⑤按上述空两(槽)嵌两(槽)、空三(槽)嵌三(槽),交替轮换的方法,依次将其余线圈嵌完。
最后把U相和W相尚未嵌入的上层边(吊把边)分别嵌入第1、2、3槽和第7、8槽,整个绕组即全部嵌好。
二、单层链式绕组
单层链式绕组中所有线圈的形状、大小完全相同,三相线圈的排列如链互扣,故名链式绕组,又称等元件链式绕组。其线圈端部较同心式的短,用铜量较省,常用于每极每相槽数q=2的4、6、8极电动机,即24槽4极、36槽6极、48槽8极的三相电动机。单层链式绕组线圈的节距y应是奇数,否则就无法构成。
1.绕组的排列
如常用的24槽4极、36槽6极和48槽8极单层链式绕组的展开图。这三种电动机每一极下各相分别占有两槽,即q=2。各线圈组都只有一个线圈,每相线圈组数等于极数,每相线圈组间为反串连接,即始端接始端,末端接末端。
2.嵌线方法
例如,三相24槽4极单层链式绕组的嵌线:
起始槽选定以后,即可按以下顺序进行嵌线:
①假设以第7槽为起始槽,先将U相一线圈的下层边(由于该线圈边端部是被压在其他线圈下面的,故称下层边)嵌入第7槽,上层边暂时吊起不嵌。
②空一槽(第8槽),将W相一线圈的下层边嵌入第9槽,其上层边暂时也吊起不嵌。
③再空一槽(第10槽),将V相一线圈的下层边嵌入第11槽,其上层边按y=(1-6)槽嵌入第6槽。
④再空一槽(第12槽),将U相第二个线圈的下层边嵌入第13槽,其上层边按y=(1-6)槽嵌入第8槽。
⑤按空一槽、嵌一槽的方法,依次将其余线圈嵌完。
⑥最后把U相和W相尚未嵌入的上层边(吊把边),分别嵌入第2槽和第4槽,整个绕组即全部嵌好。
三、单层交叉式绕组
交叉式绕组全称交叉链式绕组,由于每相绕组由线圈数不等、节距不同的两种线圈组交叉排列构成,因而得名,现今主要用于q=3(奇数)的18槽2极和36槽4极三相小型电机。
1.绕组的排列
以18槽2极和36槽4极的单层交叉式绕组的展开图为例。绕组中有大小两种线圈组,一种由y=(1-9)槽的二个线圈所构成,另一中则由y=(1-8)槽的一个线圈构成。每相线圈组间为反串连接,即始端接始端,末端接末端。
2.嵌线方法
例如:三相36槽4极单层交叉式绕组的嵌线如下:
①假设选定第10、11槽为起始槽,把U相两个大线圈的下层边(由于该线圈边端部是被压在其他线圈下面的,故称下层边)依次嵌入10、11槽,上层边吊起不嵌。
②空一槽(第12槽),把W相小线圈的下层边嵌入第13槽,上层边也吊起不嵌。
③空二槽(第14、15槽),把V相两个大线圈的下层边嵌入第16、17槽,并按照大线圈的节距y=(1-9)槽,把上层边嵌入第8和第9槽。
④再空一槽(第18槽),将U相的小线圈的下层边嵌入第19槽,并按小线圈的节距y=(1-8)槽,把上层边嵌入第12槽。
⑤按照空两(槽)嵌两(槽)、空一(槽)嵌一(槽)交替轮换的方法,依次将其余线圈嵌完。
⑥最后把U相和W相尚未嵌入的上层边(吊把边)嵌入第2、3槽和第6槽(吊把边数等于q),整个绕组即全部嵌好。
四、单层绕组在电磁本质上是整距绕组
在实际生产中,同心式、链式和交叉式等单层绕组都采用短距线圈,仔细观察就不难发现它们都有一个共同特点,即各相绕组均由互差1800电角度成对的线圈边所构成,而1800