1、茂名市技工学校 文 化 理 论 课 教 案 编号 ： QD - 0707 - 03 版本号： A/0 流水号： 科目： 电机与变压器 授课班级： 09 机电高级、班 共 8 页 电机 与变压器 第 十四讲 课题： 1、 三相 双 层绕组 叠绕组 2、 波绕组简介 授课课时 2 节 授课 日期 授 课 方 式 讲授 提问 作业 题数 2 拟用 时间 0.5 教 学 目 的 1.掌握三相异步电动机双层绕组的组成 2.掌握三相异步电动机双层绕组展开图的绘制 选 用 教 具 挂 图 模型、自制挂图 重 点 1.三相异步电动机双层绕组的组成 2.三相异步电动机双层绕组展开图的绘制 难 点 三相异步电动机
2、双层绕组展开图的绘制 教 学 回 顾 导 入 课 题 复习： 1、 小型 三相异步 电动机的 定子绕组 什么结构的绕组 ？ 2、 按线圈的形式分类，单层绕组可分为哪几种形式 ? 导入课题： 定子绕组是三相异步电动机的主要组成部分，是电动机产生旋转磁场、实现能量转换的 关键部件，也是容易受到损伤的部位。目前损坏的电动机中， 80左右要维修绕组 。 所以掌 握定子绕组的基本结构、连接方法及展开 图 的绘 制 ，了解常见故障的处理方法都是非常必要的。 授课教师： 黄 文 进 教研组审阅： 科审 阅 日期 ： 教 学 过 程 第 2 页 一、 讲授新课 一、 双层绕组的 概念： 双层绕组的每个槽内有上
3、、下层两个线圈边，每 个线圈的一条边嵌放在某一槽的上层，另一条边则嵌放在另一槽的下层，整个绕组的线圈数正好等于槽数。 双层绕组的主要优点是： (l)可以选择最有利的节距，例如 6/5y ，以使异步电动机的旋转磁场波形更接近于正弦波。因为非正弦波含有高次谐波分量，而谐波分量增加电动机的损耗、噪声、振动，减少电动机的输出功率。 (2)所有线圈具有同样的形状和尺寸，便于制造。 (3)可以组成较多的并联支路，容易制造大容量电动机， 10kW以上的电动机一般都采用双层绕组。 (4)端部形状排列整齐，有利于 散热和增加机械强度。 双层绕组主要不足之处是同一槽内放置上、下两有效边，可能不属同相，因而层间电压
4、较高，需要可靠的层间绝缘；槽利用率低，且绕组的嵌线工艺比单层复杂。 双层绕组可分为叠绕组和波绕组两种形式 。 二 、双层叠绕组的展开图 叠绕组在嵌线时，总是后一个叠在前一个上面，所以得名叠绕组，展开图的画法与单层基本相同，只是用实线来表示线圈的上层边，虚线来表示线圈的下层边。 例 5 4 国产 J02 61 4 型三相异步电动机，其定子绕组采用双层叠绕的形式，定子槽数为 1Z =36 槽，极数 2P=4 ，线圈节距 y = 7（即 1 与 8 槽），试绘出绕组展开图。 解： (1)计算极距 、 每极每相槽数 q 、选取节距 y : 94362 1 pZ 槽 , 334362 1 pmZq 槽
5、796565 y 槽 (2)展开图上划分极、相 带并画 出上层边的 电流方向： 教 学 过 程 第 3 页 列表与单层绕组完全一样，不同的是双层绕组的槽号只代表每个线圈的上层边位置，下层边位置由节距确定 。 与单层绕组相似，一个相带中上层边的电流方向应相同，与相邻相带的上层边电流方向 相反，图 5 10a 中标出的电流方向是 U1、 V1、 W1相带向上， U2、 V2、 W2相带向下，下层 边虚线上的电流顺着上层边流动，与本槽上层边 的 电流 方向 不一定相同。 教 学 过 程 第 4 页 (2)按相带和电流方向连接成线圈组及相绕组 以 U相为例，如图 5 10a 所示，因线 圈节距 Y=7
6、槽，则第 l槽的上层边与第 8 槽的下层边连 接起来构成线圈 1，第 2 槽的上层边 与第 9 槽的下层边连接起来构成线圈2 以此类推，即可构成定子绕组 U相的全部 l2 个 线圈 (1、 2、 3、 10、 11、 12、 l9、20、 21、 28、 29、 30)。图 5 一 l0 中，每个线圈都由一根 实线和一根虚线组成，实线表示上层边，虚线表示下层边，各线圈的编号都用其上层边所在的槽号表示。 由图 5 10 可见，双层绕组比单层绕组更好画，只要画好 第一个线圈后，依此类推就可，所有线圈都是一样的，所以也称等元件结构。将线圈 l、 2、 3串联起来， l9、20、 21 串联起来，就分
7、别组成了两个对应 于 S极下 U相带的极相组；将线圈 l0、 11、12 串 联起来， 28、 29、 30 串联起来，又分别组成了两个对应于 N 极下 U 相带的极相组。顺着电 流的方向，如果 S极下的极相组是正向连接，则 N 极下的极相组应反向连接，与单层绕组 展开图一样，就可把四个极相组串联成相绕组。 (3)确定各相绕组的出线端 定子相邻两槽间的电角度为 20 ， U、 V、 W 三相绕组出线 端的首端相隔 l20 电角度，则电源引出线应相隔 6槽。若将 U1 定在第 l槽，则 V1 应定在第 7槽， W1应定在第 13 槽， U2、 V2、 W2分别在 28 槽、 34 槽、 4 槽，
8、如图 5 10b所示。 三 、多支路数的接线方法 上述绕组的连接。是假定绕组的并联支路数 a=1(也称单进火 )来分析的，即各相绕 组的 4 个极相组串联成一条支路，如图 5 11a 所示的 U 相。但实际上，常要求绕组的并联 支路数 a1，若要求并联支路数 a=2(也称双进火 )，例如将每相绕组的 4 个极相组连成 2 条支路。 以例 5 4 的 U 相为例，只要把第一对极中 s 极下的极相组 l、 2、 3 与 N 极下的极 相组 l0、 11、 l2“ 尾与尾相连 ”( 即反接 )组成一条支路，第二对极中 S 极下的极相组 l9、 20、 21 与 N 极下的极相组 28、 29、 30
9、“ 尾与尾相连 ” 组成另一条支路。然 后再把这两条支 路的首端与首端 (即线圈 1 与线圈 19 的首端 )相连，作为 U 相绕组的首端 U1；尾端与尾端 (即线圈 10 与线圈 28 的尾端 )相连，作为 U 相绕组的尾端 U2，如图 5 11b 所示。 图 5 1l 中短划线“ ”是同一极相组线圈之间的连线 ， 一个槽号代表一个线圈，教 学 过 程 第 5 页 带箭头的短划线“ ”是极相组之间的连线。 由上述分析可知，双层叠绕组每相的极相组数正好等于电机的极数，即每相共有2P个 极相组，而每个极相组都有可能单独成为一条支路，因此双层叠绕组每相的最多并联支路数等于磁极数，即 a 最 大 =
10、2P。 但对已绕好的单支路 (a=1)三相绕组，不能随意改成双并联 支路 (a=2)，因为若这样改变，每相匝数减少一半，根据 U1 E1=4.44 mNfK 111 ，电动机的磁通 m 将增大一倍，磁通饱和会使电动机发热损坏。 三、圆形接线参考图 (简称接线图 ) 三相绕组的展开图，可以清楚地表示出绕组的节距、线圈组数、各相的首尾连接方法 等。但由于线圈边的重叠，看起来比较复杂。因此在工厂实际接线时，为了能清楚地看出各线圈组之间的连接方式，常采用一种简化了的圆形接线参考图。 画接线图时， 不管每极每相有几个槽，也不管一个极相组内有几个线圈，每一个极相组都用一根带箭头的短圆弧线来表示，箭头所指方
11、向表示参考电流方向 。 现以例 5 4所给电动机为例，说明圆形接线图的画法，如图 5 12所示。 （ 1） 将定子圆周按极相组数均分成 2pm 圆弧段，每段表示一个极相组 。 对例 5 4 来 说，三相共有 2pm=223=12 个极相组 (每个极相组有三个线圈串联 )，故图中有 l2 根 圆弧短线。 （ 2） 极相组的排列次序应与展开图一致，顺 次 给每个极相组编号， 标出 极相组的 电流参考方向 ，并 列出表格。 教 学 过 程 第 6 页 36 槽 4极双层绕组上层边的分布 表 磁极 (S) (N) 相带 U1 W2 V1 U2 W1 V2 极相组编号 1 2 3 4 5 6 第一对磁极
12、槽号 1、 2、 3 4、 5、 6 7、 8、 9 10、 11、 l2 13、 14、 15 16、 l7、 l8 极相组编号 7 8 9 10 11 12 第 二 对磁极槽号 19、 20、 2l 22、 23、 24 25、 26、 27 28、 29、 30 31、 32、 33 34、 35、 36 如第一极相组 (本例 中由 1、 2、 3 三个线圈串联而成 )编号为 l，席二个极相组编号为 2，以此类推，共有 l2 个 极相组。根据 600 相带原则，对应为 U1 W2 V1 U2 W1 V2，则 U相的极相组编号为 l、 4、 7、 10； V相的极相组编号为 3、 6、 9
13、,12；W相的极相组编号为 2、 5、 8、 11。箭头的方 向说明相邻的极相组参考电流方向相反 。 （ 3） 三相绕组的首端相隔 120 电角度，因而可确定： U相的首端 U1是极相组 l的头， V 相的首端 V1 是极相组 3 的头， W 相的首端 W1 是极相组 5 的头；顺着电流方向连接就可得 到三相绕组的尾端 U2、 V2、 W2。 如果绕组是几路并联的，可以将每个支路各自串联后再并联起来，并联后各支路的线圈 数应相等，电流方向也应一致。 图 5 12b 为 a=2 时的绕组连接图。 a)一路 b)两路并联 图 5一 l2 四极绕组接线图 四 、波形绕组简介 波形绕组 的 特点是：两
14、个相邻的线圈成波浪形前进，如图所示，波绕组的连接规律是把所有同一极性（如 N1,N2）下属于同一相的线圈按波浪形依次串联起来组教 学 过 程 第 7 页 成一组，在把另一极性（ S1,S2）下的属于同一相的线圈按波浪形依次串联起来 ，组成另一组，最后根据需要把这两组接成串联或并联 ， 构成相绕组。 mqPZy 22 1 为合成节距 651y 波形绕组只有两条支路，分别由 N极或 S极下的线圈串联而成，可减少线圈间的连线， 保持绕组之间平衡。它主要应用于绕线转子异步电动机的转子绕组。 例：将前述三相四极 36 槽的绕组绕成波绕组。 合成节距 ： 182362 1 PZy 槽 线圈 节距 ： 79
15、65651 y槽 绘制波绕组展开图的步 骤与叠绕组完全相同，该例题槽电势星形图和相带划分与前例完全相同，如图 5-2（ a）所示若 A相从 3号线圈起 ， 则 3 号线圈一导体边放在 3 号槽上层用实线表示，另一导体边放在 10 号槽下层用虚线表示（ 71y ）然根据18y ， 3号线圈应与 21号线圈连接，其绕组展开图如 5-14所示 。 每绕完一周后人为地前进或后退一个槽，才能使绕组继续绕下去。本例后退一个槽。 线圈 2和线圈 20 完成一周，再后退 一个 槽，线圈 l 和线圈 19完成一周，绕三周组成 U 相的 S 极下的线圈组； 教 学 过 程 第 8 页 同理： U相的 N极下线圈 l2和线圈 30完成一周，线圈 11和线圈 29完成一周，线圈 10 和线圈 28完成一周，组成另一个 N极下的线圈组。 由于并联支路 a=2，两个极下的 U相绕组连接顺序如图 5 14所示。 也可以接成一条支路， a=1，把 lU2与 2U1相连， 1U1作为首端， 2U2作为尾端。 二 、课堂小结 本节 着重介绍了三相 双层 绕组展开图的画法 和多支路数的 连接方法 ， 并简单介绍了三相波形绕组的连接方法， 希望同学们课后认真复习，深刻领会。 三 、课堂练习 补充教材习题。 四 、布置作业 补充教材习题 。 2010 年 04 月 10 日
