1.3.3绕组设计
1.交流绕组的基本要求和分类
(1)基本要求三相交流绕组要求各相相轴在空间互差120。电角度,并有相同的有效匝数,以保证各相的电动势和磁动势对称,即大小相等,相位互差120°电角度,各相并联支路具有相同的电动势、电流和阻抗。同时,要求绕组感应的电动势和产生的磁动势的基波分量尽可能大,而谐波分量尽可能小。
(2)分类
(1)按绕组布置分,有集中绕组和分布绕组;
(2)按相带分,有120°、60°、30°相带绕组和混相绕组;
(3)按每极每相槽数(91)分,有整数槽绕组和分数槽绕组;
(4)按槽内安放线圈层数分,有单层绕组、双层绕组和单双层绕组。
(5)按线圈形状和端部连接方式分,有叠绕组、波绕组,以及同心式、链式和交叉式绕组。
2.绕组型式选择
功率较小的电机常选用单层绕组,当每极每相槽数2时,为单层链式绕组;A=3时为单层交叉式绕组;4%=4时为单层同心式绕组(对于2p =2的电机,91= 3〜6);功率较大的中小型电机及中大型电机,选用双层叠绕组。在Y及Y2系列电机中,对H160及以下,选用单层绕组;对H180及以上,选用双层叠绕组。
三相绕组联结方法一般有星形(丫)联结和三角形(△)联结。小型电机PN$3.0kW时,一般用丫联结,功率较大时,因考虑釆用丫一△起动,一般用△联结。屮大型电机,特别是3000V以上的高压电机,一般用丫联结。中型低压电机也可用△联结。
3•绕组节距(跨距)选择
选择绕组节距,应从电机具有良好电气性能、工艺性能和节省材料诸方面考虑。单层绕组一般采用整距,有时为了节约材料也釆用短距(K<r)。由于单层绕组各相是将线圈边按电动势相加的原则进行连接,而各线圈边连接的先后次序并不影响合成电动势的大小。所以,当为整数时,从电动势计算来看,单层绕组无论是整距或短距,其短距系数都等于1 (Ap, = l)。双层绕组通常采用短距,一般取F^5r/6,这样,可以同时削弱幅值较大的5次和7次谐波。对于2P= 2的电机,为了缩短端部长度和便于嵌线,常采用F«2r/3。
对于分数槽绕组,计算分布系数尺^时,应先将^化为假分数,即= 6 + 取其分子/V代替(/I,并以分母d除a之后代替a,再用上式计算/Cdl值。
1.短距系数
A:p,=sin(/?x90°)
式中/?---- 节距系数或短距比,0= IVr =JVm2%。
2.绕组系数(表1-20)
Kdpi=欠di &
表1_20 60°相带整数槽绕组常用节距及基波绕组系数 | |||||||||||||
<71 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||||||||
5 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 10① | 12 | 13 | 12^ | 14 | 15 | 16 | |
Y | a | (1 | (1 | (卜 | (卜 | (1〜 | (1- | (1〜 | (1 ~ | (1〜 | (1- | (卜 | (1 ~ |
~6) | 〜8) | 〜9) | 10) | 11) | 12) | 11) | 13) | 14) | 13) | 15) | 16) | 17) | |
P | 5/6 | 7/9 | 8/9 | 9/12 | 10/12 | 11/12 | 10/15 | 12/15 | 13/15 | 12/18 | 14/18 | 15/18 | 16/18 |
0.966 | 0.940 | 0.985 | 0.924 | 0.966 | 0.991 | 0.866 | 0.951 | 0.978 | 0.866 | 0.^0 | 0.966 | 0.985 | |
Ad, | 0.966 | 0.960 | 0.960 | 0.958 | 0.958 | 0.958 | 0.957 | 0.957 | 0.957 | 0.956 | 0.956 | 0.956 | 0.956 |
^dpi | 0.933 | 0.9Q24 | 0.9456 | 0.880 | 0.9254 | 0.94^ | 0.8288 | 0.9101|0.9359 | 0.^79 | 0.8986 | 0.9235 | 0.舛 17 |
对于双层绕组,/vsl应圆整为偶数,目.每个线圈匝数7Vsl = /Vsl/2。
1.根据初选的磁负荷求出yv41。
s, y
厂s
£1=2.22/1yV^I^dpl^-(l-eL)^1 tU> E\ (1 - eL) U^\
* 2.22f,KAp]^ 2.22f,KM(P
mi同样,/Vsl = q—
^ l
以上这两种方法均可采用。
2. 每相串联有效导体数A^A:dpl
八^今1尺dpi = ^^>1父尺dpi
6.电流密度的选择及并联支路数、线规和并绕根数的确定
(1)定子绕组电流密度,对于中小逛异步电机,当绝缘等级为B级时,定子电流密度人一般在3.5〜6.5A/mm2范围。Y系列电机,的数据可参阅表1-8,采用F级绝缘时,,可适当提高,对Y2系列电机,的数据可参阅表1-9。
(2)估算导线截面积<(mm2),选择线规4=丄«iAW式中/i定子额定相电流(A);
/Vd——并绕根数;——并联支路数。
1)并联支路数^的选择对于小型电机,较小,通常取 对于较大容量电机,可采用并联支路(化>1),并要求almax/ai=整数,almax为最大可能并联支路数。
对于单层绕组almax=P 对于双层绕组=
采用并联支路并且联结方法合适,可以削弱甚至消除电机内部 磁路不平衡的影响。但并联支路过多,会使绕组端部连线增多。
并绕导体根数/Vd当 < 值较大时,可选用/^,根导线并绕。通常,要求yvd<7。同时也允许选用线规档次相近的两种导线并绕,a每种导线可以选不同的并绕根数。
选线规根据初算的土.值,选定截面与七相近的线规。 为了绕线和嵌线方便,一般要求单根导线的直径5mm。
7.定子槽绝缘规范及槽绝缘单边厚度q以Y系列异步电机为例,介绍中小型低压、散下绕组电机的 槽绝缘(B级)规范。
⑴槽绝缘(B级)及^值(表1-21)槽楔釆用成型“MDB”复合槽楔或新型引拔槽楔或3240 环氧酚醛层压玻璃布板。中心高H80〜280机座电机,用厚度为 0.5〜1.0mm成型槽楔或引拔槽楔,或厚度为2.0mm的3240板;H315机座电机用厚度为3.0mm的3240板成塑或引拔槽楔。
绕组端部相间垫人的相间绝缘,以及双层绕组的层间绝 缘,采用与槽绝缘相同的复合绝缘材料(DMDM或DMD)。
表1-21 Y系列异步电动机檐绝缘(B级)及厚度q | ||||||
(mm) | ||||||
外壳防 | 中心高 | 槽绝缘及q | 槽绝缘伸出铁 | |||
护等级 | H | DMDM | DMD+ M | DMD① | DMD + DMD | 心两端长度 |
80〜112 | 0.25 | 0.25 (0.20 + 0.05) | 0.25 | 6~7 | ||
IP44 | 132 〜160 | 0.30 | 0.30 (0.25 + 0.05) | 7~ 10 | ||
180 〜280 | 0.35 | 0.35 (0.30 + 0.05) | 12 〜15 | |||
315 | 0.50 | 0.50 (0.20 + 0.30) | 2〇 | |||
里P23 | 160 〜225 | 0.35 | 0.35 (0.30 + 0.05) | 1卜12 | ||
250-280 | 1 | 0.40 (0.35 + 0.05) | 0.40 (0.20 + 0.20) | 12 ~ 15 | ||
注: | [)一聚酯纤维无纺布; M—6020聚酯薄膜。 | |||||
① | 0.25mmDMD其中间层薄膜厚度为0.07mmc | |||||
8.槽满率〇/)核算 |