《定子绕组》PPT课件.ppt

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1、4.2.1 基本要求和分类基本要求和分类 1对定子绕组的基本要求（1）形成规定的磁极对数，由正确连线来保证。（2）三相绕组在空间布置上对称，匝数、线径相同，且绕组在空间互差120电角度，即六个相带的顺序为U1,W2,V1,U2,W1,V2。（3）旋转磁场在三相绕组中的感应电动势按正弦规律变化。（4）产生的磁场及感应电动势最大。（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定子绕组的分类定子绕组的分类按相数分：单相、两相和三相绕组；按槽中绕组数量分：单层、双层和单双层混和绕组；按绕组端部的形状分：同心式、交叉式和链式；按每极每相所占的槽数是整数还是分数分：整数槽和分数槽之分等。

2、4.2.2 三相异步电动机定子绕组的几个基本概念三相异步电动机定子绕组的几个基本概念 1线圈线圈 组成交流绕组的单元是线圈。一端称首端，另一端称末端，如图。铁心槽内的直线部分称为有效边，槽外部分称为端部。图4.9 交流绕组线圈 基本概念基本概念 2电角度与机械角度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。N,S一对磁极恰好相当于正弦曲线的一个周期。即经过360电角度。若电机有p对磁极，电角度为p360。3绕组及绕组展开图绕组及绕组展开图绕组：由多个线圈按一定方式连接构成。将定子（或转子）沿轴向展开、拉平，将绕组的连接关系画在平面上称展开图。基本概念基本概念 4极距极距

3、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槽数z1表示 或 5节距节距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。用槽数表示。当 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。基本概念基本概念 6槽距角槽距角 相邻两槽之间的电角度称为槽距角，的大小即表示了两相邻槽的空间电角度，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8相带 每相绕组在一对极下所连续占有的宽度(用电角度表示)称为相带。

4、在异步电动机中，一般将每相所占有的槽数均匀地分布在每个磁极下，因为每个磁极占有的电角度是1800，对三相绕组而言，每相占有的电角度是600，又称600相带。由于三相绕组在空间彼此相距1200电角度，所以相带的划分沿定子内圆排列应依次为U1、W2、V1、U2、W1、V2，如图所示。这样只要掌握了相带的划分和线圈的节距，就可以掌握绕组的排列规律。图4.10 600相带三相绕组 4.2.3 三相单层绕组三相单层绕组单层绕组的每个槽内只放置一个线圈边，所以电动机的线圈总数等于定子槽数的一半。单层绕组分为链式绕组、交叉式绕组和同心式绕组。一、单层链式绕组单层链式绕组是由几个几何尺寸和节距都相同的线圈连接

5、而成，就整个外形来说，形如 长链，故称为链式绕组。下面以Z=24，2p=4的三相异步电动机定子绕组为例，说明链式绕组的构成。例4.2.1 有一台极数2p=4，槽数Z=24的三相单层链式绕组电机，说明单层链式绕组的构成原理并绘出绕组展开图。解 1计算极距、每极每相槽数q和槽距角 2分相在图的平面上画24根垂直线表示定子z=24个槽和槽中的线圈边，并且按1,2,顺序编号。据600相带的排列次序，即q=2，相邻2个槽组成一个相带（每个极距内属于同相的槽所占有的区域），两对磁极共有12个相带。每对磁极按U1,W2,V1（N极）U2,W1,V2（S极）顺序给相带命名，如表所示。由表可知，划分相带实际上是

6、给定子上每个槽划分相属，如属于U相绕组的槽号有1,2,7,8,13,14,19,20这8个槽，如表4-5所示。表4-5 相带与槽号对应表 相带槽号 U1W2V1U2W1V2第一对磁极1,23,45,67,89,1011,12第二对磁极13,1415,1617,1819,2021,2223,24以U相为例，槽1与槽7，槽2与槽8，它们相距的电角度为6=1800，可以把槽1与槽7的线圈边构成一个线圈。同理，槽2与槽8，槽13与槽19，槽14与20中的线圈边也都分别构成线圈，这样U相绕组就有4个线圈，把它们依次串联起来，就构成了一相绕组(也可以看成是8个导体串联而成)，展开图如图所示。二、单层交叉式

7、绕组单层交叉式绕组的特点是，线圈个数和节距都不相等，但同一组线圈的形状、几何尺寸和节距都相同，各线圈组的端部互相交叉。例4.2.2 一台三相交流电动机，Z=36，2p=4，试绘出三相单层交叉式绕组展开图。解 1计算极距、每极每相槽数q和槽距角 2分相由q=3，按相带顺序列表，如表4-6所示。表4-6 相带与槽号对应表 相带槽号 U1W2V1U2W1V2第一对磁极1,2，3 4，5，67，8，910，11，1213，14，1516，17，18第二对磁极19，20，2122，23，2425，26，2728，29，3031，32，3334，35，36根据U相绕组所占槽数不变的原则，把U相所属的每个相

8、带内的槽导体分成两部分，一部分是把2号与10号槽、3号和11号槽内导体相连，形成两个节距y=8的“大线圈”，并串联成一组；另一部分是把1号和30号槽内导体有效边相连，组成另一个节距y=7的线圈。同样将第二对极下的20号和28号槽、21号和29号槽内导体组成y=8的线圈，19号和12号槽组成y=7的线圈，然后根据电动势相加的原则，把这4组线圈按“头接头，尾接尾”的规律相连，即得U相交叉绕组，其展开图如图所示。同样，可根据对称原则画出V、W相绕组展开图。可见，这种绕组由两个大小线圈交叉布置，故称交叉式绕组。交叉式绕组的端部连线较短，节约大量原材料，因此广泛应用于q1且为奇数的小型三相异步电动机中。

9、图4.12 单层交叉式绕组U相的展开图 三、单层同心式绕组单层同心式绕组是由几个几何尺寸和节距不等的线圈连成同心形状的线圈组构成。例4.2.3 一台三相交流电动机，Z=24，2p=2，试绘出三相单层同心式绕组展开图。解1计算极距、每极每相槽数q和槽距角 2分相由q=4和600相带的划分顺序，分相列表，填入表4-7。表4-7 相带与槽号对应表 相带槽号 U1W2V1U2W1V2一对磁极1,23，4 5，67，89，1011，1213，1415，1617，1819，2021，2223，24把属于U相的每一相带内的槽分为两半，把3和14槽内导体的有效边连成一个节距y=11的线圈，4和13槽内导体连成

10、一个节距y=9的线圈，再把这两个线圈组成一组同心式线圈，同样，把2和15槽内导体、1和16槽内导体构成另一个同心式线圈。两组同心式线圈再按“头接头，尾接尾”的规律相连，得U相同心式线圈的展开图如图所示。用同样的方法，可以得到另外两相绕组的联接规律。单层绕组的优点是每槽只有一个线圈边，嵌线方便，槽利用率高，而且链式或交叉式绕组的线圈端部也较短，可以省铜。但是从电磁观点来看，其等效节距仍然是整距的，不可能用绕组的短距来改善感应电动势及磁场的波形。因而其电磁性能较差，一般只能适用于中心高160mm以下的小型异步电动机。图4.13 单层同心式绕组U相的展开图4.2.4 三相双层绕组三相双层绕组双层绕组

11、是铁心的每个线槽中分上、下两层嵌放两条线圈边的绕组。为了使各线圈分布对称，安排嵌线时一般某个线圈的一条边如在上层，另一条则一定在下层。以叠绕组为例，这种绕组的线圈用一绕线模绕制，线圈端部逐个相叠，均匀分布，故称“叠绕组”。为使绕组产生的磁场分布尽量接近正弦分布，一般取线圈节距等于极距的左右，即，这种y 的绕组叫短距绕组。这种绕组可以通过选择合适的节距来改善电动势或磁动势波形，使电动机工作性能得到改善，其技术性能优于单层绕组。线圈绕制规律简单，目前10kW以上的电动机，几乎都采用双层短距叠绕组。下面举例说明三相双层叠绕组的排列和连接的规律。例4.2.4 一台三相交流电动机，Z=24，2p=4，试

12、绘出三相双层叠式绕组展开图。解 1计算极距、每极每相槽数q和槽距角 2确定绕组的节距 采用短距绕组，取3分相画24对虚实线代表24对有效边（实线代表上层边，虚线代表下层边）并按顺序编号，如图所示；根据每个相带有q=2个槽来划分，两对极共得到12个相带，如表4-8所示。表4-8 双层绕组相带划分 相带槽号极对数U1W2V1U2W1V2第一对磁极上层边1,23,45,67,89,1011,12下层边6,78,910,1112,1314,1516,17第二对磁极上层边13,1415,1617,1819,2021,2223,24下层边18,1920,2122,2324,12,34,5需要指出的是，对于

13、双层绕组，每槽的上下层线圈边可能属于同一相的两个不同线圈，也可能属于不同相的，所以表4-8所给出的相带划分并非表示每个槽的相属，而是每个槽的上层边相属关系，即划分的相带是对上层边而言。例如，13号槽是属于U1相带的，仅表示13号槽上层边，对应的下层边放在哪一个槽的下层，则由节距y来决定，与表4-4的相带划分无关。由表4-8可知，属于U相绕组的上层边槽号是1,2,7,8,13,14,19,20。4画绕组展开图先画U相绕组。如图所示，从1、2号槽的上层边（用实线表示）开始，根据y=5槽，可知组成对应线圈的另一边分别6,7号槽的下层（用虚线表示），将此属于同一个U相的相邻的q=2个线圈串联起来组成一

14、个线圈组U11U12。由图可见，7,8号槽的上层边与对应的12,13号槽的下层边也串联成属于U相的另一个线圈组为U12 U22。同理，由13,14槽的上层边与对应的18,19槽的下层边。19,20槽的上层边与对应的24,1号槽的下层边可得U相的另两个线圈组为U13 U23和U14 U24，此例两对磁极电机的每相共有4=2p个线圈组。由此可知，双层叠绕组每相共有2p个线圈组。此例的四个线圈组完全对称，可并可串。串并联的原则仍然是：同一相的相邻极下的线圈边电流应反相，以形成规定的磁场极数。这四个线圈组可并可串，得到的并联支路数可以为a=1,a=2,aman=2p=4。同理可画出V，W相绕组展开图，然后再连接成Y或D而得到三相对称的双层叠绕组。综上所述，一般三相绕组的排列和联接的方法为：计算极距；计算每极每相槽数；划分相带；组成线圈组；按极性对电流方向的要求分别构成相绕组。