第一节三相异步电动机绕组

绕组中的名称含义

2.  电角度定子铁心圆周为360^_f这是指机械角度，而交流电 …对磁极变化为一个周期，是360P电角度，每个极距r为〖阶电角 度。当电动机有/>对磁极时，在铁心圆周上便有pxW电角度，只 有2极电机，机械角度才等于电角度。所以有：

电角度=p x机械角度=_p x W

3.  槽距角整个铁心M周上总的电角度被槽数0除，便得到 槽距角

p36〇P

Q

槽距角就是相邻两槽之间的电角度。

4.  相带所谓相带是指一个极相组线躅所占的范围，以电角度 表示。一般一个磁极为180P电角度，一个磁极内有三相，所以其中一 相占〖8(^/3 = 6^电角度，叫做60P相带_D对于正弦绕组，每一相带内 又分成星接和角接两部分，所以对于每种接法有6ff72 = 3(r电角度， 叫30°相带。有些电机采用12ff>相带。

(4>隐极接法、显极接法隐极接法如图3~U所示的三相、24 槽、2_P=4、t = g = _r = 6的隐极接法绕组展开图，隐极接法也 叫庶极接法。

每相线阖组数是2,并且构成相同的极性_t比如IV、~极₇另外 二个极S、S在哪里呢？按电磁学原理、磁极的极性是成对出现的，磁 力线是封闭的，所以另外两个S、S极在N、N两极中间构成无形的磁极，所以叫隐极接法。这种绕组所产生的极数为极相组数的两倍„隐极绕组联结的规律是每相相邻线圈组以首尾相接，为正向串联。

图3-lh是显极接法，从此图中看出绕组所产生的磁极数等于每
相绕组的极相组数，这是常遇到的绕组接法。每相相邻线圈组以首首
或尾尾相接，为反向串联。

三相异步电动机气隙较小，当电动机气隙不均匀时，气瞭圆周h各点的磁拉力不同，磁拉力大小将与各点气隙磁通密度平方成正比变化，如果绕组采取长联结方式，每相各线圈组分布在定子铁心圆周，机或多速电动机才选用长联结。对于噪声大、振动较强的电动机，可考虑改为长联结，并且选用最大叮能的并联支路数。至干同步电动机气隙较大，如果平时运行不振动，可用短联结方式.因为这种电动机即使气隙不均勻，対电动机影响不像三相异步电动机那样明显_u

二、交流电机绕组型式及适用范围

交流电机绕组分为定子绕组和转子绕组。定子绕组常见的有单层 绕组、双层绕绀及单双层绕组。单层绕组有同心式、同心链式、等元 件链式以及交叉式绕组。双层绕组有叠绕组和波绕组（波绕组常用在 转子上)。双层叠绕组有etr相带的整数槽绕组、分数槽绕组和12〇°相 带的整数槽绕组和分数槽绕组。另外，双层叠绕组还有丫一△混合绕 组（即h面叙述的正弦绕组

转子绕组常见的有笼型绕组、绕线转子用的波绕组^波绕组也有 整数槽绕组

和分数槽绕组之分。

对于交流异步电动机绕组型式及适用范围见表3-1。

修理绕组时.尽量沿用原始的绕组型式，不可轻易改动，但对于 老系列电动机，绕组型式落后，可通过计算和分析给予改进。

高压定子绕组常采用圈式绕组，而转子绕组常采用条式绕组（硬

绕组

三、单、双层绕组特点

1.单层绕组有以下特点

1）线圈数为双层绕组的一半，从而简化r绕线的工艺和工时， 便于嵌线机械化。

2）    槽内只有一个线圈有效边，不需要层间绝缘，有效地利用槽面积

3）绕组采用显极布线时，每组元件数等于^2,每相由2_P个线 闔组成；绕组采用隐极布线时，每组元件数等于每相由_P个线圈 组成_D

4）但单层绕组不易做成短距绕组（注意：工艺短距不是短距绕 组），所以电磁性能比短距双层绕组较差。

5）绕组端部弯曲变形较大，不易排列和整形。

单层绕组有单层同心式、单层交叉同心式、单层整元件链式、单层交叉链式等几种。

2.双层绕组的特点

2.  便于选用短节距和阔配线圈有效匝数，使磁场接近正弦形， 减少损耗，提高效率。

3.  每槽有两个线圈（异相或同相）的有效边.所以要有层间垫条。

4.  全部线鲷尺寸一致，便于制造，线圈排列整齐，便于通风散 热。

5.  P：[采用分数槽绕组，降低齿谐波造成的磁场畸变。

6.  线圈数等于槽数，比单层绕组的线圈数多一倍，使嵌线工时 增加。

双层绕组适用于6号机座以上的各种极数的电动机中。通常在 10kW以上的二:相异步电动机和同步电动机中得到广泛的应用。这种 绕组特点是每槽内嵌有上下两层线圈边，层间有层间垫条_t所有线圈 尺寸相同，所以线圈端部排列整齐，能够灵活地选择合适的线圈节 距，从而改善电磁性能。

常用的双层绕组有双层*绕组、双层波绕组，以及同心式双层绕 组。由于₉不同，又分为整数槽绕组和分数槽绕组分数槽绕组又 有对称和非对称之别。

四、三相绕组构成的规律

三相异步电动机的三相绕组是接在二相对称的交流电源上运行 的，为了使三相绕组中的电压和电流平衡，所以要求三相绕组中每一 相的线圈数目、每个线圈匝数、绕组型式以及线圈在铁心内分布情况 均要…致。只有这样，二相绕组才能产生三相均衡的旋转磁场_t保证 电动机的正常运行。

三相绕组构成的规律是：三相绕组是由每相绕组组成，而每相绕 组是由每个极相组串或并眹绀成，每个极相组是由许多相同的或不同 型式的线圈构成。为了三相绕组对称_t每相线圈数目应等于三相总线

圈数目的1/3,也就是每相线圈数目对于双层绕组、因每个槽内嵌有两个线圈边，而每只线興也有两个线圈边，所以总线圈数目等于电动机总槽数即每相线圈数目 =& =  对于单层绕组t虽然每个线阖也有两个边，但每槽中只嵌人一个线圈边，所以单层绕组的总线圈数目等于槽数的一半。 即每相线圈数目& =

另外，每极线圈数目：对于双层绕组为A_f对于单层绕组为#， 每极槽数下面以实例说明E相绕组的安排规律。

具有⁴极，60槽三相异步电动机，双层绕组，每相线颺数目二令=f = 20个；每极线圈数㈣=吾=宰=1⁵个；极相组数d声^ 4x3= 12^〇

另外，在三相绕组中，每个极距r内的线圈数目都分成三相（见图3-3)*通入三相电流，因此可计算出每极每相槽数_&

„ 60 ,

^ 2pm 4x 3^-

从图³-3看出，在第—个极距r,内，有U、W、V3相线圈。因 分=5,所以每个线圈组是由5个串联的线圈所构成_&每相邻的极相组 中电流方向应是相反的（显极接法目的是构成N、S极性，所以按 照这个规律可画出三相绕组展开图。

下面以三相四极60槽电动机双层叠绕绀为例来说明线圈分配和 绕组接线规律。

因为是双层绕组，线圈数目等f槽数_T此例^ = 5,即每5个 相邻的线圈串联在一起，构成一个线圈组，每个线豳组中所有线圈中 的电流流动方向应致_t因此，这5个线圈应是首尾相联结。

因槽数等于线圈数，所以这台电机有6〇个线圈，每极线圈数 二仏/2/^60/4115个，这L5个相邻线圈分布在一个极钜_r的范围 内。这15个线圈再被相数除，便得到每极每相的线颺数，也就是

=5个。在每个极距内划出每相的线麂，用L¹、V、W标忐。

2.  总的二相绕组共分成4个极距（因力是4个极），用_T]、r₂、^表示。每个极距内又分成U、V\  相，每个极距内每相的

线圈组7由5个串联线圈组成。

3.  将各线圈组的电流方向标上箭头，规#是相邻线圈组的电流方向要相反。

4.   将所有U相的各极F的线圈组按电流方向联结在一起（串联或并联），本例并联支路数1 = 4,采用4路并联，构成相绕组。属于―相内的各极相组中电流方向表示磁极的极性：N、S、N、S共4个极性。显然这是显极性接法。以1；相为例，构成U相绕组的首、尾端用U,、表示。同理，可得到V相绕组的首、尾端用V,、V₂表示，W相绕组的首、尾端招W,、表示_Q

当把三相绕组的尾端U₂、％、％连接在一起，则构成丫绕组的中性点，再把三相的起头U,、V,、％接在三相交流电源上，便构成接绕组。

当把U₃与V,联结、V₃与Wi联结、'^与U,联结，然后把u,、 V,、Wi引出，接在三相交流电源上，便构成△接绕组。

五、对称分数檐绕组的线圈分配方法

电动机绕组每极每相槽数为分数时，称为分数槽绕组D

一般将7值写成下面形式：

Qi j. c bd + c N'

^q:; ^{= h+}i^=_m

式中_c、d——互为质数，为_？值的分数部分， b—整数部分；

Q,——电动机总槽数

_P——极对数；

況—每个循环中所包含的线圈数目。

2.  构成双层分数槽绕组的对称条件

1> fc、c、d均为整数，C、（i互为质数。

(1)      整数_u

(2)      j#整数，对于三相绕组_t d不等于3或3的倍数。

•Ft-

(3)      ¥ =整数。式中，_m为相数_T d为_？值的分母。

3.  排列方法

由于为分数，不能像整数槽那样使每个极相组都由相同数目 的线®串联组成，否则无法施工。因此_T各线圈组必须由各不相等的 线圈数目组成。比<7值大些的线圈组叫大线圈组，比值小些的线 圈组叫小线圈组，它们的线圈数目差一个线圈。比如g=2 (3/10)， 人线圈组串联线圈数为2+1 = 3,小线圈组的线阑数为2。

大、小线圈组沿铁心圆周必须均为排列。否则电动机不能正常运 行。为了实现线圈组均匀分配，必须由个线圈组（即d个极相组） 中取出W+c个线圈，这M + c个线圈组成d个线圈组_T其中有大线 圈组和小线圈组，按一定规律分配^

分数槽绕组分配的计算比较复杂，在修理过程中，遇到这个问题 较多，建议利用査表法进行分配。下面举例说明应用方法。

例1 一台三相异步电动机、已知^ = 3 求线闔组排列方法

(14 极，]50 槽

按分数部分4/7査表3-2，得出1 0 1 0 1 0 1……

将占=3代人，得到一个循环内线圈组的分配规律：4、3、4、夂4、3、4……

㈣U+4=6,所以有⁶个循环.^gP

434343 4,4 34343 4,-4 34343 4—6个循环

极相组数共有2/^44x3 = 52个，最大允许并联路数为¥ = # =2。（从表3-2查知〉

例 2 g = 4 音，6 = 4,音=音，（？= 105, 2/> = 8,按 3/8,査表3-2得：1 0 1 00 f 00，……

将 6 = 4代入，得5、4、5、4、4、5、4、4,……

hA%X₃=】₃?=³,说明上面的循环共有3次。最大允许并联路数为2_PM=8/8=1,说明这个绕组不能接成讳联。

六、非对称分数權绕组的线圈分S方法

当7= (Wo) /rf中的4为3或3的倍数时，为非对称分数槽绕组。

1.三相非对称分数槽绕组特点

三相对称分数槽绕组的三相电势幅值相等，三相电势相角互差1扯电角度，但在非对称分数槽绕组中不能满足上述条件。

(1)构成三相非对称分数槽绕组的条件

2.当4值的分母等于3或3的倍数。

3.总槽数不是相数_m的倍数。

在电动机修理改极重绕计算时，把极数改制为6极或6极的倍数时，常碰到非对称分数槽绕组的型式。例如三相期槽4极改制6极时，7=2是非对称分数楢绕组。在修理中应尽量避免使用这种绕组，因为在三相电势幅值或相角不平衡条件下，绕组内能产生循环电流，此电流大小取决于绕组不对称的程度。循环电流引起绕组发热、电动机噪声增大和振动D但是，当不对称程度不太大时，还是允

作用是通过改用导线来改善电机性能。比如增加孕线截面积可以降低 铜损耗和电机温升，搵高电机效率。由于代用的目的不同，代用的计算方法也不同。比如为/提髙电机容量或降低温升，要增加导线截面积，这时就要考虑充分利用铁心槽内空间，尽可能减少绝缘占用的面积t努力增加铜的填充系数。为此，要选用较薄的槽绝缘和导线绝缘材料，从而增大导线截面积。如果是为f单纯的代用，那么要采取以下措施_：①改变线圈导线的并绕根数：②改变绕组的并联路数； ③改变绕组的接线方式；④绕组接线方式和并联路数同时改变，

在代用计算时，要保持电流密度基本不变，导线截面积必须减少时.也不可少于原来的2%~3%。同时气隙磁密要基本保持不变，在提高绝缘等级条件下，只能允许提高5%〜]0%磁通密度。另外电 机绝缘水平不可低于原有的水平。

改变线圈并绕根数的代用规格计算

不改变绕组接线方式和并联路数，只是用两根或二 1根导线代替原来的一根导线，要求代替前G导线总截面积相同即可.即式中d——原线圈的导线直径（mm):

代用的导线直径

如果4<时，则有d,=0.711

如果4=d.,时.则有 &=4=0.581

改变绕组的并联路数_a

当增加并联路数《倍时：导线截面积减少^倍，而线阖匝数增加_n倍。

当减少并联路数〃倍时：导线截面积增大II倍，面线阐匝数减少0倍。例如一路改为两 路并联，则导线截面积减少一倍；线圈匝数增加一倍。改变并联路数时，要考虑电机极数是否允许，对于双层绕组，最大可能的并联路数等于电机的极数。

改变绕组的联结方式由原来的丫接改为△接时，导线截面积减为原来的而线圈

匝数增为原来的/I倍；反之，由原来的A接改为丫接时，变换关系也 正好相反，有下列的关系：

d\ 也

式中— 丫接时导线直径（_>;

——△接时导线直径（mm);

Mr——丫接时线圈的匝数（匝h——△接时线豳的匝数（匝）_Q 4.接线方式和并联路数同时改变时导线代用的计算 有时需要同时改变绕组接线方式和并联路数，这时代用料计算，可从表3-4查出&和^两个系数后，再按下面公式计算出所需新的 导线线径/和线圈匝数Y

d^f=N^r = ^_v/V

式中d、N-~分别表示原来的导线线径和线閏匝数；

——分别表示改变后的导线线径系数和线圈匝数系数。

八、单雇整节距绕组改为单层链式绕组

已知三相4极24槽单层整节距绕组（见图₃_4a所示），现欲改为 单层链式绕组_改接方法如下：

首先画出槽号，用M条垂直线数代表槽，标出槽号卜M槽。

根据g=2,画出K 2号两槽电流箭头，比如向上_T图中是j槽和24槽，则相邻两槽电流匍头方向应向下，图中是2、3两榷，按 此规律一直标志到24槽为止。

按显极接线型式（即4极电动机要画出4个线囫），使_fl =2分裂开来，即每个线圈组嵌放在两个相邻槽内。先画出一个相的4个线圜，如图3-4b所示。

将此四个线圈作为一相（III到U2)联结起来，按尾尾联结或 首首联结。

2. 按上面计算出的三相引出线端所占的槽，画出三相的引出线端 Ul、U2; VI、V2H W2〇

3. 按要求接成丫或△接法d

7>最后检査各相线圈组的电流箭头方向与未改前的绕组展开图图34a)比较是否一致，如果一致，则说明改得正确。

8)改接后线圈节距小了，省铜线，

九、单层交叉同心式绕组改为单层交叉链式绕组
图3-Sa是三相4极36槽单层夂叉同心式绕组展开图。现欲改成交叉链式绕组时，在绕制线胭时必须有两个节距相同的大线閨同心绕或交叉绕，另外要有一个小节距的线圈单绕，如图3*5b所示。此图例线圈的节距有两个线圈节距为1—9槽，另外一个线閨节距为1—8槽，显然线圈节距缩短了，所以线閨端部仲长也缩短了，节省铜线，提高电动机效率。

如果不看绕组过线和端部形状，只看铁心槽内线圈组数和电流箭头方向，这两个绕组展开图，即图3>5a、b没有什么区别，在电磁效果上是一样的.改后的绕组仍是整节距，在工艺上或在形式上是短节距，所以叫工艺短节距。

在改制时，要先计算出每极每相槽数^极距r,同时画出槽号，
标志出电流箭头方向，按电流方向和7值可试画线圈，线圈画好后，再将同一相的线颺联结起来。

最后按电流箭头方向检査每1相绕组联结情况，如果保证g值和相带为603电角度，就可以指导嵌线和联结线工作。

十、把单层绕组改为双层绕组

小型电动机（]3kW以F或中心卨度/H32mm以下者），都是采用单层绕组。修理实践表明，对于某些电动机将单层绕组改力双层绕组后，在节铜、节电和改善电磁性能上比单层绕组吏有利。首先铜重可减少这是因为改双层绕组后，绕组端部长度缩短了，同时因双层绕组的节距可以选择得吏合理（一般选为极距的83%左右），使绕组产生的磁场更接近于正弦波，从而改善了电动机的电磁性能。另外，由于减少绕组有效电阻和感抗，使电动机的效率和功率因数均有所提髙。电动机制造时，主要考虑在小型电动机上采用双层绕组操作不方便，但修理电动机时，由于不是批量生产，宁可费些工时，采用双层绕组可以节省铜材和节电。

例J0—42—4型，2AkW三相异歩电动机，将单层链式绕组改成双层绕组后，铜重由3.6kg降为，节铜117。，并且电动机功率因数和效率均有提髙。

原始数据单层链式：线圈节距力1一〗0槽，线圈导线多1.25nimf截面积为l.227iW,每个线阐的匝数为36匝，每相串联匝数瓜=216。改双层绕组后的线圈节距为1—7槽。

再有_f对于JO-52H，7kW三相异步电动机，改成双层绕组后，也获得相同的节省材料和节电的效果。

在选择单层绕组改制双层绕组时，要考虑导线直径的粗细。根据修理实践知道，对于导线直径较粗者，适于采用在双层绕组，其线圈端部厚度比单层绕组少一倍。通常，单层绕组是采用直径较细的导线或用数根导线并绕，目的是适于绕制单层绕组，并且具有较大的铜填充系数。因此，欲改制双层绕组时，建议把数根并绕的细导线改用较粗的导线代用，不过要注意槽口尺寸是否允许粗导线嵌人槽内_t同时，导线也不宜太粗，否则嵌线困难，一般以不大于41.81mm为宜。在改制双层绕组时，还有一个有利条件，就是当定子铁轭高度小、端盖与铁心端部距离小时，必须釆用双层绕组，因为双层绕组端部沿定子圓周分布均匀，并能缩短伸出铁心的绕组端部长度。相反_t如欲将双层绕组改为单层或单双层混合绕组时，则必须考虑到电动机具体结构特点_.

十、双层绕组改为单双层混合绕组

单双层混合绕组具有双层短距绕组能改善磁势波形、起动性能良好、降低附加损耗等特点，同时也具有单层绕组的槽满率髙、线圈数目少等特点。与双层绕组比较，它可以获得较大的有效节距，便绕组系数提髙，尤其对于两极电动机，效果很显著。如果单双层混合绕组与双层绕组具有相同的有效节距，则单双层混合绕组的实际节距可以缩短，线圈端部长度可缩短，使导线铜重减少。因此，这种绕组可以提髙电动机效率，节省铜线，降低温升d由于单双层混合绕绀的线圈数比双层绕组的少，仅为双层绕组的倍，A；K为线圈缩小的节距距离，即Am, = %-乃，这样，由于改善了工艺件，有条件适当增大线圈节距_t提高绕组数，改菁波形。

例如2极5相电动机，已知定子槽数況，双层绕组，线圈节r_]= 10。由于绕组是双层绕组，所以线圈数等于槽数，即有货个线圈。当改单双层绕组时，线圈数目减少，按上面给出的公式，i惟如下。

极距r =势=f = 12

已知 1=10,所以 A_r = r，乃=12-10 = 2
每极每相槽数g= 4

2 pm 2x3

单双层混合绕组的线圈数为：

^q t ^Aj(?_t =™^x24=l8

比双层绕组减少的线圈：24-比=6

图3-6所示为2极24槽5,5kW三相异步电动机的双层绕组展开

图。从图中看出，同相线圈边的槽号有1、2、5、6、9、KK 13、
17、18、2K 22₃把它们改成单层绕组线圈，其余槽内线圈仍保留双层绕组型式，并改成同心式绕组，则得到单双层混合绕组（见图）由上例看出，单双层混合绕组可以由短距双层绕组演变得到。