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第三节单相异步电动机绕组

一、绕组型式及特点

单相异步电动机体积小,定了膛孔较小,为了嵌线方便,一般采用单层绕组,裉少采用双层绕组。为了起动,单相异步电动机除了有一套工作绕组(主绕组)之外,还有一套起动绕组(辅绕组),这两套绕组在空间相差90P电角度。嵌线时,主绕组嵌在槽底部,目的是使漏抗小,电动机性能好,而辅绕组是嵌在槽上部,目的是使电动机起动时堵转转矩较大。因此,在嵌槽程序上是先嵌主绕组,后嵌辅绕组。这对修理也带来方便,因为辅绕组故障率较大,在槽上边易于局部修理。

单层绕组有以下型式:

1.单层叠绕组

单层叠绕组是由等距线阖构成,主、辅绕组可采用各种布线方案。一般为显极接线,即同相绕组相邻线圈间的极性相反,采用头、头或尾、尾相接。绕组系数计算公式为:

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式中——绕组极对数,9——主绕组或辅绕组每极所占槽数。

例1一台2极〖2槽单层叠绕组,试计算绕组系数(接线图如图3-13所示)。

主绕组的绕组系数^为:从图3-13看出,主绕组每极所占槽数=4,辅绕组每极所占槽

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于每组只有一只线圈的,可进行连绕、连嵌工艺、节省组间连接。为了节省铜线和嵌线方便,可将连绕的形式改为分裂式。闱3-14

所示为24槽、4极单层链式绕组,将绕组中每组的两个线圈分裂幵.成为单个线圈则得到图3-14b形式,节距从6降为5。

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因辅绕组与主绕组嵌线方式相同所以=0.924

3.单层同心式绕组

单层同心式绕组是由大、小同心式线圈套在一起T串联而成的,由亍这种绕组线胭平均匝较长,浪费铜线,所以多改为分裂式形式,

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如图3-16b所示,由于线圈分裂之后,线圈端部长度缩短,用铜量降低,同时定子电阻和漏抗也降低,提高了电动机工作性能D

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例一台8槽2极单层链式绕组,如图M5所示,试求绕组系数是多少?解主绕组的绕组系数

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改后,显极绕组的绕组系数sin( 180° x 晉)

如 ㈣(180^)隐极绕组的绕组系数& :

式中y——同心线圈平均节距;r——极距,r = #;2P

p——电动机极对数;

Q——电动机槽数;
q——每极占槽数。


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例一台单相单层同心式绕组如图3-17所示,已知2极、18槽,

求主、辅绕组的绕组系数。

4.单双M混合绕组

单层绕组的优点在T线阍数为槽数的一半,节省绕组和嵌线工时,无层间垫,使槽内有效面积增大,俏由于整节距,磁势波形不好。

双层绕组的线圈节距可以适当缩小.从而降低髙次谐波,使磁势波形改善。但线圈数等于槽数,增加绕线和嵌线r时,另外槽内有上下线圈边,所以必需加层间垫条,减少槽有效面积,因此两种绕钽各有所长,各有所短,单双挺混合绕组就是吸收两者的优点,摒弃两者的缺点而产生的。这种绕组

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实质是双层绕组,把同一槽内同相的上下
层线圈边改为一个线圈.就变为皁层绕组,其余的双层绕组保留,从而构成单双层混合绕组。其特点是:

1)线圈数目介于单层绕组和双煜绕组之间y例如12槽的双层绕组,线圈数应等于12;12槽的单层绕组,线圈数目应等f 6,而单双层混合绕组的线圈数为如图3,18所汞,幻改善磁势波形,起动性能好。

3)具有单层槽有效面积大和双层的线圈节距可以选择的优点。这种绕组的缺点是工艺复杂,易出现差错。绕组系数式中r~心绕组的平均节距;

c——为每极相槽数9w=中不可约分的假分式中的分子。

5.单相正弦绕组

对于小容量电动机,采用单层绕组有许多优点,但磁势波形不好,于是研究出榷内线圈匝数按正弦规律分配的绕组,这样既保持单层绕组的优点f又克服单层绕组磁势波形不好的缺点。当前这种绕组型式得到了广泛的应用。

二、正弦绕组的计算

正弦绕组的主、辅绕组在槽中的线圈匝数是按正弦规律分布的,所以使电动机气隙磁势的分布接近正弦形。从而可削弱附加损耗和附加转矩,

提髙电动机效率,同时改善电动机的起动性能和运行特性。

由于各槽匝数不同,给修理带来丁一定困难。在拆除旧绕组时不像普通电动机那样只记录一个线圈数据便代表全体,而必需把每槽导 线匝数都要数清,因一个槽内有主、辅线圈同时存在,并且各线圈线 规和匝数都不同,所以必须认真记录,便于重绕。

正弦绕组安排时有整节距和短节距两种^整节距的线圓的最大节距等于极矩,其线圓匝数为该槽总匣数的一半u短节距的线圈的最大 节距小于极矩,节距越大,匝数越多,随着节距缩小,匝数也少,类似同心式绕组。

由于正弦绕组有上述两种类型,另外还有多种分布方案,所以比较复杂。而且每极线圈越多,绕组系数越低,但正弦形越好,对于相同的每极楢数,可以有不同的分布。

为了计算方便,表3-9中列出丁正弦绕组分布方案,采用査表法就可以确定出各槽匝数和每个线睡节距,不必进行复杂计算D

下面介绍正弦绕组的绕组系数计算方法和每榷线闔匝数分配百分数。因为表3-9中正弦绕组分布方案如果不全时,则必需掌握这方面

式中 sinfld - sin0t + stnO^ + sin&; + sin&4

=sih20° 十 sin40^ + simfiO^ + sinSO®

=0.342 + 0.643 十 0.866 + 0.985 = 2.836

对于图3-20:

N _ sin^    ^ 18 5%

"r x;^ " 2/706 "

_ 喊 ^ 〇J66 _ ^ 3%

""" 2 706 "

_sin^_ _ 0,949 _ ^

〜__ 2.706

 _ _ 2.706

式中 Usin 久=sin^t+sin^+sin^+sin^4

=sinSO3+ sinSP十ain70°+sin9〇P

=0.5+0.766+0.949 + 0.5 = 2.715

3.査表法

例1 一台12槽2极单相电动机,设计为止弦绕组,问线圈如何分布?

首先算出每极槽数r = g = $ = 6

査表3-9知,每极槽数为6的绕组分布方案有4个(即序咢3、 4、5、6),可任意选择。选每极2个线圈的有序号3和5,它们的绕 组系数分别为0.856和0.915。序号5的绕组系数大,因为是整节距分布,即最大,线圈系用t-7槽。选毎极3个线圈的,有序号4和6,它们的绕组系数分别为0.776和0.8(Hfi序号6是整节距分布,所以绕组系数大些。

一般规律是:每极线阖数II多,绕组系数低,但磁势更接近正弦形;

另外整节距分布比短节距分布的绕组的绕组系数高。所以选择方案时要考虑绕组系数大小(绕组系数大省铜)、正弦形程度、槽满率等。现在主绕组和辅绕组均选择序号6的方案,主绕组节距为1一7,

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三、小容*三相异步电动机改单相电动机运行的接线及计算

1.断开屮性点和相间联结点的接线法

1)图3-23是丫接绕组。断开中性点,按图3-23将W相和V相串联做为主绕组,接到单相电源tMV相做为辅绕组,串人工作电容C,和起动电容C2后,并入电源(Q和C2并联)。

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运转电容=271〇€(#);起动电容=(2.5-3)C=(iiF)0当电动机转速达到额定转,速的80%左右断开S接点后f,甩掉辅绕组中的起动电容C23

2)图3-24是丫接绕组D。



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