三相异步电动机的定子绕组.ppt
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3.2 三相异步电动机的定子绕组
三相异步电动机的旋转磁场是依靠定子绕 组中通以交流电流来建立的。因此，定子绕组 必须保证当它通以三相交流电流以后，其所建 立的旋转磁场接近正弦波形以及由该旋转磁场 在绕组本身中所感应的电动势是对称的。因此 需要了解定子绕组的基本要求和分类，也需要 了解三相异步电动机定子绕组的基本概念。
（3）三相绕组通过电流所建立的磁场在空间的分布应尽量为 正弦分布且旋转磁场在三相绕组中的感应电动势必须随时间按 正弦规律变化。
（4）在一定的导体数之下，建立的磁场最强而且感应电动势 最大。
（5）用铜量少，嵌线方便，绝缘性能好，机械强度高，散热 条件好。
2．定子绕组的分类
异步电动机定子绕组的种类很多，按相数分， 有单相、两相和三相绕组；按槽中绕组数量的不 同，有单层、双层和单双层混和绕组；按绕组端 接部分的形状分，单层绕组有同心式、交叉式和 链式之分；双层绕组有叠绕组和波绕组之分；按 每极每相所占的槽数是整数还是分数，有整数槽 和分数槽之分等。但构成原则是一致的。
图3.9 交流绕组线圈
2．电角度与机械角度
电机圆周在几何上分成360°，这个角度称为机械角度。从 电磁观点来看，若磁场在空间按正弦波分布，则经过N, S一对磁 极恰好相当于正弦曲线的一个周期。如有导体去切割这种磁场， 经过N, S一对磁极，导体中所感应产生的正弦电动势的变化也为 一个周期，变化一个周期即经过360°电角度，因而一对磁极占 有的空间是360°电角度。若电机有p对磁极，电机圆周期按电角 度计算就为p×360°，而机械角度总是360°，因此电角度=p× 机械角度。
角度，也反映了两相邻槽中导体感应电动势在时 间上的相位移。
7．每极每相槽数q
每一个极下每相所占有的槽数称为每极每相
槽数，以q表示
式中 m1——定子绕组的相数
q z1 2Βιβλιοθήκη Baidu1 p
3.2.3 三相单层绕组
单层绕组在每一个槽内只安放一个线圈边， 所以三相绕组的总线圈数等于槽数的一半。现以 z1=24，要求绕成2p=4，m1=3的单层绕组为例， 说明三相单层绕组的排列和连接的规律。
1．计算绕组数据
z1 24 6
2p1 4
q z1 24 2 2m1 p 2 3 2
p 360 2 360 30
z1
24
2．划分相带
的线圈在边图，3.1并0的且平按面1, 上2,画…2顺4根序垂编直号线。表据示q=定2，子即z1=相24邻个2槽个和槽槽组中成 一个相带（每个极距内属于同相的槽所占有的区域），两对磁 极极共）有顺1序2个给相相带带。命每名对，磁划极分按相U带1,实W际2,上V1是（给N极定）子U上2每, W个1,槽V划2（分S 相属，如属于U相绕组的槽号有1, 2, 7, 8, 13, 14, 19, 20这8个槽。
设q=3（如z1=36，2p=4，m1=3），其连接规律
是把q=3的三个线圈分成y=-1的两个大线圈和y=-
2的一个小线圈各朝两面翻，因此一相绕组就按“两 大一小”顺序交错排列，故称之为交叉式绕组。端 部连线较短，散热好，因此，p≥2，q=3的单层绕组 常用交叉式绕组，如图3.11所示。
图3.11 三相 单层交叉式 绕组U相绕组
展开图
（3）同心式绕组
设q=4（如z1=24，2p=2，m1=3），在p=1时，同心式绕 组嵌线较方便，因此，p=1的单层绕组常采用同心式绕组， 如图3.12所示。
3．画绕组展开图 （1）链式绕组
先画U相绕组。如图3.10所示，从同属于U相槽的2号槽开始，根据
y=-1=5，把2号槽的线圈边和7号槽的线圈边组成一个线圈，8号和13号，
14号和19号，20号和1号，共组成4个线圈，把这些同一极相的2p=4个线圈 串 的线联圈成边一电个流U1应U2反线相圈的组原，则构，成连U相成绕一组路。串各联线，圈其之规间律的是连线线圈按的同“一尾相连的尾相，邻头 连头”。我们称一相绕组为链式绕组。链式绕组为等距元件，而且每个线圈 跨距小，端部短，可以省铜，还有q=2的两个线圈各朝两边翻，散热好。
对于三相绕组，仿上可以画出分别与U相相差120°的V相（从6号槽 开始）相差240°的W相（从10号槽开始）的绕组展开图，从而得到三相对称 绕 D。组U1U2, V1V2, W1W2。然后根据铭牌要求，将线引至接线盒上连接成Y或
图3.10 三相单层 链式（2p=4 q=2） U相绕组展开图
（2）交叉式绕组
3.2.2 三相异步电动机定子绕组的几个基本概念
从三相异步电动机的工作原理可知，定子三相绕组是建立旋 转磁场，进行能量转换的核心部件。为了便于掌握绕组的排列和 连接规律，先介绍有关交流绕组的一些基本知识与概念。 1．线圈
组成交流绕组的单元是线圈。它有两个引出线，一个叫首端， 另一个叫末端，如图3.9，在简化实际线圈的描述时，可用一匝线 圈来等效多匝线圈，其中，铁心槽内的直线部分称为有效边，槽 外部分称为端部。
z1——定子铁心槽数
5．节距y
一个线圈的两个有效边所跨定子内圆上的距离称为节距。一般
节距y用槽数表示。当
y
z1 2p
时，称为整距绕组，当y＜ 时，称为
短距绕组，当y＞ 时，称为长距绕组。长距绕组端部较长，费铜料
，故较少采用。
6．槽距角
相邻两槽之间的电角度称为槽距角，槽距角
用下式表示 p 360 z1 槽距角 的大小即表示了两相邻槽的空间电
3.2.1 对三相异步电动机定子绕组的基本要求和分类
1．对定子绕组的基本要求 （1）绕组通过电流之后，必须形成规定的磁极对数，这由正
确的连线来确定。
（2）三相绕组在空间布置上必须对称，以保证三相磁动势及 电动势对称。这不仅要求每相绕组的匝数、线径及在圆周上的 分布情况相同，而且要求三相绕组的轴线在空间互差120°电 角度，因此一对磁极范围内六个相带的顺序为U1, W2, V1, U2, W1, V2。
3．绕组及绕组展开图
绕组是由多个线圈按一定方式连接起来构成的。表示绕组的 连接规律一般用绕组展开图，即设想把定子（或转子）沿轴向展 开、拉平，将绕组的连接关系画在平面上。
4．极距
每个磁极沿定子铁心内圆所占的范围称为极距。极距可用
磁极所占范围的长度或定 子2Dp槽数或z1表示
z1 2p
式中D——定子铁心内径
三相异步电动机的旋转磁场是依靠定子绕 组中通以交流电流来建立的。因此，定子绕组 必须保证当它通以三相交流电流以后，其所建 立的旋转磁场接近正弦波形以及由该旋转磁场 在绕组本身中所感应的电动势是对称的。因此 需要了解定子绕组的基本要求和分类，也需要 了解三相异步电动机定子绕组的基本概念。
（3）三相绕组通过电流所建立的磁场在空间的分布应尽量为 正弦分布且旋转磁场在三相绕组中的感应电动势必须随时间按 正弦规律变化。
（4）在一定的导体数之下，建立的磁场最强而且感应电动势 最大。
（5）用铜量少，嵌线方便，绝缘性能好，机械强度高，散热 条件好。
2．定子绕组的分类
异步电动机定子绕组的种类很多，按相数分， 有单相、两相和三相绕组；按槽中绕组数量的不 同，有单层、双层和单双层混和绕组；按绕组端 接部分的形状分，单层绕组有同心式、交叉式和 链式之分；双层绕组有叠绕组和波绕组之分；按 每极每相所占的槽数是整数还是分数，有整数槽 和分数槽之分等。但构成原则是一致的。
图3.9 交流绕组线圈
2．电角度与机械角度
电机圆周在几何上分成360°，这个角度称为机械角度。从 电磁观点来看，若磁场在空间按正弦波分布，则经过N, S一对磁 极恰好相当于正弦曲线的一个周期。如有导体去切割这种磁场， 经过N, S一对磁极，导体中所感应产生的正弦电动势的变化也为 一个周期，变化一个周期即经过360°电角度，因而一对磁极占 有的空间是360°电角度。若电机有p对磁极，电机圆周期按电角 度计算就为p×360°，而机械角度总是360°，因此电角度=p× 机械角度。
角度，也反映了两相邻槽中导体感应电动势在时 间上的相位移。
7．每极每相槽数q
每一个极下每相所占有的槽数称为每极每相
槽数，以q表示
式中 m1——定子绕组的相数
q z1 2Βιβλιοθήκη Baidu1 p
3.2.3 三相单层绕组
单层绕组在每一个槽内只安放一个线圈边， 所以三相绕组的总线圈数等于槽数的一半。现以 z1=24，要求绕成2p=4，m1=3的单层绕组为例， 说明三相单层绕组的排列和连接的规律。
1．计算绕组数据
z1 24 6
2p1 4
q z1 24 2 2m1 p 2 3 2
p 360 2 360 30
z1
24
2．划分相带
的线圈在边图，3.1并0的且平按面1, 上2,画…2顺4根序垂编直号线。表据示q=定2，子即z1=相24邻个2槽个和槽槽组中成 一个相带（每个极距内属于同相的槽所占有的区域），两对磁 极极共）有顺1序2个给相相带带。命每名对，磁划极分按相U带1,实W际2,上V1是（给N极定）子U上2每, W个1,槽V划2（分S 相属，如属于U相绕组的槽号有1, 2, 7, 8, 13, 14, 19, 20这8个槽。
设q=3（如z1=36，2p=4，m1=3），其连接规律
是把q=3的三个线圈分成y=-1的两个大线圈和y=-
2的一个小线圈各朝两面翻，因此一相绕组就按“两 大一小”顺序交错排列，故称之为交叉式绕组。端 部连线较短，散热好，因此，p≥2，q=3的单层绕组 常用交叉式绕组，如图3.11所示。
图3.11 三相 单层交叉式 绕组U相绕组
展开图
（3）同心式绕组
设q=4（如z1=24，2p=2，m1=3），在p=1时，同心式绕 组嵌线较方便，因此，p=1的单层绕组常采用同心式绕组， 如图3.12所示。
3．画绕组展开图 （1）链式绕组
先画U相绕组。如图3.10所示，从同属于U相槽的2号槽开始，根据
y=-1=5，把2号槽的线圈边和7号槽的线圈边组成一个线圈，8号和13号，
14号和19号，20号和1号，共组成4个线圈，把这些同一极相的2p=4个线圈 串 的线联圈成边一电个流U1应U2反线相圈的组原，则构，成连U相成绕一组路。串各联线，圈其之规间律的是连线线圈按的同“一尾相连的尾相，邻头 连头”。我们称一相绕组为链式绕组。链式绕组为等距元件，而且每个线圈 跨距小，端部短，可以省铜，还有q=2的两个线圈各朝两边翻，散热好。
对于三相绕组，仿上可以画出分别与U相相差120°的V相（从6号槽 开始）相差240°的W相（从10号槽开始）的绕组展开图，从而得到三相对称 绕 D。组U1U2, V1V2, W1W2。然后根据铭牌要求，将线引至接线盒上连接成Y或
图3.10 三相单层 链式（2p=4 q=2） U相绕组展开图
（2）交叉式绕组
3.2.2 三相异步电动机定子绕组的几个基本概念
从三相异步电动机的工作原理可知，定子三相绕组是建立旋 转磁场，进行能量转换的核心部件。为了便于掌握绕组的排列和 连接规律，先介绍有关交流绕组的一些基本知识与概念。 1．线圈
组成交流绕组的单元是线圈。它有两个引出线，一个叫首端， 另一个叫末端，如图3.9，在简化实际线圈的描述时，可用一匝线 圈来等效多匝线圈，其中，铁心槽内的直线部分称为有效边，槽 外部分称为端部。
z1——定子铁心槽数
5．节距y
一个线圈的两个有效边所跨定子内圆上的距离称为节距。一般
节距y用槽数表示。当
y
z1 2p
时，称为整距绕组，当y＜ 时，称为
短距绕组，当y＞ 时，称为长距绕组。长距绕组端部较长，费铜料
，故较少采用。
6．槽距角
相邻两槽之间的电角度称为槽距角，槽距角
用下式表示 p 360 z1 槽距角 的大小即表示了两相邻槽的空间电
3.2.1 对三相异步电动机定子绕组的基本要求和分类
1．对定子绕组的基本要求 （1）绕组通过电流之后，必须形成规定的磁极对数，这由正
确的连线来确定。
（2）三相绕组在空间布置上必须对称，以保证三相磁动势及 电动势对称。这不仅要求每相绕组的匝数、线径及在圆周上的 分布情况相同，而且要求三相绕组的轴线在空间互差120°电 角度，因此一对磁极范围内六个相带的顺序为U1, W2, V1, U2, W1, V2。
3．绕组及绕组展开图
绕组是由多个线圈按一定方式连接起来构成的。表示绕组的 连接规律一般用绕组展开图，即设想把定子（或转子）沿轴向展 开、拉平，将绕组的连接关系画在平面上。
4．极距
每个磁极沿定子铁心内圆所占的范围称为极距。极距可用
磁极所占范围的长度或定 子2Dp槽数或z1表示
z1 2p
式中D——定子铁心内径