三相异步电动机的定子绕组.pptx

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1、三相异步电动机的定子绕组三相异步电动机的定子绕组3.2.1 3.2.1 对三相异步电动机定子绕组的基本要求和分类对三相异步电动机定子绕组的基本要求和分类 1 1对定子绕组的基本要求对定子绕组的基本要求 （1 1）绕绕组组通通过过电电流流之之后后，必必须须形形成成规规定定的的磁磁极极对对数数，这这由由正确的连线来确定。正确的连线来确定。（2 2）三三相相绕绕组组在在空空间间布布置置上上必必须须对对称称，以以保保证证三三相相磁磁动动势势及及电电动动势势对对称称。这这不不仅仅要要求求每每相相绕绕组组的的匝匝数数、线线径径及及在在圆圆周周上上的的分分布布情情况况相相同同，而而且且要要求求三三相相绕绕组

2、组的的轴轴线线在在空空间间互互差差120120电电角角度度，因因此此一一对对磁磁极极范范围围内内六六个个相相带带的的顺顺序序为为U U1 1,WW2 2,V V1 1,U,U2 2,W,W1 1,V,V2 2。（3 3）三三相相绕绕组组通通过过电电流流所所建建立立的的磁磁场场在在空空间间的的分分布布应应尽尽量量为为正正弦弦分分布布且且旋旋转转磁磁场场在在三三相相绕绕组组中中的的感感应应电电动动势势必必须须随随时时间按正弦规律变化。间按正弦规律变化。（4 4）在在一一定定的的导导体体数数之之下下，建建立立的的磁磁场场最最强强而而且且感感应应电电动动势最大。势最大。（5 5）用用铜铜量量少少，嵌嵌

3、线线方方便便，绝绝缘缘性性能能好好，机机械械强强度度高高，散散热条件好。热条件好。第1页/共18页 2定子绕组的分类定子绕组的分类 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。第2页/共18页3.2.2 3.2.2 三相异步电动机定子绕组的几个基本概三相异步电动机定子绕组的几个基本概三相异步电动机定子绕组的几个基本概三相异步电动机定子绕组的几个基本概念念念

4、念 从从三三相相异异步步电电动动机机的的工工作作原原理理可可知知，定定子子三三相相绕绕组组是是建建立立旋旋转转磁磁场场，进进行行能能量量转转换换的的核核心心部部件件。为为了了便便于于掌掌握握绕绕组组的的排排列和连接规律，先介绍有关交流绕组的一些基本知识与概念。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 1线圈线圈线圈线圈 组组成成交交流流绕绕组组的的单单元元是是线线圈圈。它它有有两两个个引引出出线线，一一个个叫叫首首端端，另另一一个个叫叫末末端端，如如图图3.93.9，在在简简化化实实际际线线圈圈的的描描述述时时，可可用用一一匝匝线线圈圈来来等等效效多多匝匝线线圈圈，其其中中，铁

5、铁心心槽槽内内的的直直线线部部分分称称为为有有效边，槽外部分称为端部。效边，槽外部分称为端部。图3.9 交流绕组线圈 第3页/共18页 2 2电角度与机械角度电角度与机械角度电角度与机械角度电角度与机械角度 电电机机圆圆周周在在几几何何上上分分成成360360，这这个个角角度度称称为为机机械械角角度度。从从电电磁磁观观点点来来看看，若若磁磁场场在在空空间间按按正正弦弦波波分分布布，则则经经过过N,N,S S一一对对磁磁极极恰恰好好相相当当于于正正弦弦曲曲线线的的一一个个周周期期。如如有有导导体体去去切切割割这这种种磁磁场场，经经过过N,N,S S一一对对磁磁极极，导导体体中中所所感感应应产产生

6、生的的正正弦弦电电动动势势的的变变化化也也为为一一个个周周期期，变变化化一一个个周周期期即即经经过过360360电电角角度度，因因而而一一对对磁磁极极占占有有的的空空间间是是360360电电角角度度。若若电电机机有有p p对对磁磁极极，电电机机圆圆周周期期按按电电角角度度计计算算就就为为p p360360，而而机机械械角角度度总总是是360360，因因此此电电角角度度=p p 机械角度。机械角度。3 3绕组及绕组展开图绕组及绕组展开图绕组及绕组展开图绕组及绕组展开图 绕绕组组是是由由多多个个线线圈圈按按一一定定方方式式连连接接起起来来构构成成的的。表表示示绕绕组组的的连连接接规规律律一一般般用

7、用绕绕组组展展开开图图，即即设设想想把把定定子子（或或转转子子）沿沿轴轴向展开、拉平，将绕组的连接关系画在平面上。向展开、拉平，将绕组的连接关系画在平面上。第4页/共18页 4 4极距极距极距极距 每每个个磁磁极极沿沿定定子子铁铁心心内内圆圆所所占占的的范范围围称称为为极极距距。极极距距 可可用用磁极所占范围的长度或定子槽数磁极所占范围的长度或定子槽数z z1 1表示表示 或或 式中式中D D定子铁心内径定子铁心内径 z z1 1定子铁心槽数定子铁心槽数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。一般节距y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，

8、称为长距绕组。长距绕组端部较长，费铜料，故较少采用。第5页/共18页 6槽距角槽距角 相邻两槽之间的电角度称为槽距角，槽距角 用下式表示 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定子绕组的相数第6页/共18页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计算绕组数据计算绕组数据第7页/共18页 2

9、2划分相带划分相带划分相带划分相带 在在图图3.103.10的的平平面面上上画画2424根根垂垂直直线线表表示示定定子子z z1 1=24=24个个槽槽和和槽槽中中的的线线圈圈边边，并并且且按按1,1,2,2,顺顺序序编编号号。据据q q=2=2，即即相相邻邻2 2个个槽槽组组成成一一个个相相带带（每每个个极极距距内内属属于于同同相相的的槽槽所所占占有有的的区区域域），两两对对磁磁极极共共有有1212个个相相带带。每每对对磁磁极极按按U U1 1,WW2 2,V V1 1（N N极极）U U2 2,WW1 1,V V2 2（S S极极）顺顺序序给给相相带带命命名名，划划分分相相带带实实际际上上

10、是是给给定定子子上上每每个个槽槽划划分分相相属属，如如属属于于U U相相绕绕组组的的槽槽号号有有1,1,2,2,7,7,8,8,13,13,14,14,19,2019,20这这8 8个槽。个槽。第8页/共18页 3 3画绕组展开图画绕组展开图画绕组展开图画绕组展开图（1 1）链式绕组）链式绕组 先先画画U U相相绕绕组组。如如图图3.103.10所所示示，从从同同属属于于U U相相槽槽的的2 2号号槽槽开开始始，根根据据y y=-1=51=5，把把2 2号号槽槽的的线线圈圈边边和和7 7号号槽槽的的线线圈圈边边组组成成一一个个线线圈圈，8 8号号和和1313号号，1414号号和和1919号号，

11、2020号号和和1 1号号，共共组组成成4 4个个线线圈圈，把把这这些些同同一一极极相相的的2 2p p=4=4个个线线圈圈串串联联成成一一个个U U1 1U U2 2线线圈圈组组，构构成成U U相相绕绕组组。各各线线圈圈之之间间的的连连线线按按同同一一相相的的相相邻邻的的线线圈圈边边电电流流应应反反相相的的原原则则，连连成成一一路路串串联联，其其规规律律是是线线圈圈的的“尾尾连连尾尾，头头连连头头”。我我们们称称一一相相绕绕组组为为链链式式绕绕组组。链链式式绕绕组组为为等等距距元元件件，而而且且每每个个线线圈圈跨跨距距小小，端端部部短短，可可以以省省铜铜，还还有有q q=2=2的的两两个个线

12、线圈圈各各朝朝两两边边翻翻，散热好。散热好。对于三相绕组，仿上可以画出分别与对于三相绕组，仿上可以画出分别与U U相相差相相差120120的的V V相（从相（从6 6号槽号槽开始）相差开始）相差240240 的的WW相（从相（从1010号槽开始）的绕组展开图，从而得到三相对号槽开始）的绕组展开图，从而得到三相对称绕组称绕组U U1 1U U2 2,V,V1 1V V2 2,W,W1 1WW2 2。然后根据铭牌要求，将线引至接线盒上连接成。然后根据铭牌要求，将线引至接线盒上连接成Y Y或或D D。图3.10 三相单层链式（2p=4 q=2）U相绕组展开图 第9页/共18页（2 2）交叉式绕组）交

13、叉式绕组 设设q q=3=3（如（如z z1 1=36=36，2 2p p=4=4，mm1 1=3=3），其连接规），其连接规律是把律是把q q=3=3的三个线圈分成的三个线圈分成y y=-1 1的两个大线圈和的两个大线圈和y y=-2 2的一个小线圈各朝两面翻，因此一相绕组就的一个小线圈各朝两面翻，因此一相绕组就按按“两大一小两大一小”顺序交错排列，故称之为交叉式绕顺序交错排列，故称之为交叉式绕组。端部连线较短，散热好，因此，组。端部连线较短，散热好，因此，p p22，q q=3=3的的单层绕组常用交叉式绕组，如图单层绕组常用交叉式绕组，如图3.113.11所示。所示。图3.11 三相单层交

14、叉式绕组U相绕组展开图 第10页/共18页（3 3）同心式绕组）同心式绕组 设设q q=4=4（如（如z z1 1=24=24，2 2p p=2=2，mm1 1=3=3），在），在p p=1=1时，同心时，同心式绕组嵌线较方便，因此，式绕组嵌线较方便，因此，p p=1=1的单层绕组常采用同心式的单层绕组常采用同心式绕组，如图绕组，如图3.123.12所示。所示。图3.12 三相单层同心式绕组U相绕组展开图 第11页/共18页 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

15、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。第12页/共18页3.2.4 三相双层绕组 双层绕组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。这种绕组可使电动机工作性能得到改善，线圈绕制也方便，目前10kW以上的电动机，几乎都采用双层短距叠绕组。现以4极限24槽

16、三相电动机为例，讨论三相双层叠绕组的排列和连接的规律。第13页/共18页 1 1计算绕组数据计算绕组数据计算绕组数据计算绕组数据 ，即即为为短短距距绕绕组组。若若y y不为不为 整数，则应当取整数，但整数，则应当取整数，但y y小于小于。2 2划分相带划分相带划分相带划分相带 画画2424对虚实线代表对虚实线代表2424对有效边（实线代表上层对有效边（实线代表上层边，虚线代表下层边）并按顺序编号；根据每个相带边，虚线代表下层边）并按顺序编号；根据每个相带有有q q=2=2个槽来划分，两对极共得到个槽来划分，两对极共得到1212个相带，如表个相带，如表4.44.4所示。所示。第14页/共18页

17、需需要要指指出出的的是是，对对于于双双层层绕绕组组，每每槽槽的的上上下下层层线线圈圈边边可可能能属属于于同同一一相相的的两两个个不不同同线线圈圈，也也可可能能属属于于不不同同相相的的，相相带带划划分分并并非非表表示示每每个个槽槽的的相相属属，而而是是每每个个槽槽的的上上层层边边相相属属关关系系，即即划划分分的的相相带带是是对对上上层层边边而而言言。例例如如，1313号号槽槽是是属属于于U U1 1相相带带的的，仅仅表表示示1313号号槽槽上上层层边边，对对应应的的下下层层边边放放在在哪哪一一个个槽槽的的下下层层，则则由由节节距距y y来来决决定定，相相带带划划分分无无关关。属属于于U U相相绕

18、绕组的上层边槽号是组的上层边槽号是1,2,7,8,13,14,19,201,2,7,8,13,14,19,20。3 3画绕组展开图画绕组展开图画绕组展开图画绕组展开图 先画先画U U相绕组。如图相绕组。如图3.133.13所示，从所示，从1 1、2 2号槽的号槽的上层边（用实线表示）开始，根据上层边（用实线表示）开始，根据y y=5=5槽，可知组成槽，可知组成对应线圈的另一边分别对应线圈的另一边分别6,76,7号槽的下层（用虚线表号槽的下层（用虚线表示），将此属于同一个示），将此属于同一个U U相的相邻的相的相邻的q q=2=2个线圈串联个线圈串联起来组成一个线圈组起来组成一个线圈组U U11

19、11U U1212。第15页/共18页 由由图图3.133.13可可见见，7,7,8 8号号槽槽的的上上层层边边与与对对应应的的12,12,1313号号槽槽的的下下层层边边也也串串联联成成属属于于U U相相的的另另一一个个线线圈圈组组为为U U1212U U2222。同同理理，由由13,13,1414槽槽的的上上层层边边与与对对应应的的18,18,1919槽槽的的下下层层边边。19,19,2020槽槽的的上上层层边边与与对对应应的的24,24,1 1号号槽槽的的下下层层边边可可得得U U相相的的另另两两个个线线圈圈组组为为U U1313U U2323和和U U1414U U2424，此此例例两两对对磁磁极极电电机机的的每每相相共共有有4=24=2p p个个线圈组。由此可知，双层叠绕组每相共有线圈组。由此可知，双层叠绕组每相共有2 2p p个线圈组。个线圈组。图3.13 三相双层短距叠绕组U相绕组展示图第16页/共18页 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,amax=2p=4。同理可画出V，W相绕组展开图，然后再连接成Y或而得到三相对称的双层叠绕组。第17页/共18页感谢您的观看。感谢您的观看。第18页/共18页