异步电动机定子绕组设计优化

3.5.1.1 定子绕组概况

1.绕组的结构

图3-32 三相异步电动机的绕组概况

a）三相绕组特点 b）分布绕组 c）双层绕组的铁心

异步电动机的定子绕组是用来产生旋转磁场的，其大致安排如图3-32a所示。但实际的电动机里，总是把一相的绕组分成若干个较小的线圈，做成分布绕组，分布绕组里通入电流后，磁动势波形为阶梯形，如图3-32b所示。则既可以提高铁心的利用率，还可以使磁动势的波形尽量地接近于正弦波，减小其谐波分量。

通常，每一个定子槽里都安置两个绕组边，称为双层绕组，其铁心的结构如图3-32c所示。

图3-33 绕组的展开图

a）铁心切开 b）展开平面 c）绕组展开图

2.绕组的展开图

要了解绕组的电路，需要把定子展开，如图3-33a所示，把铁心切断，向左右展开。展开后如图3-33b所示，如把铁心移去，就得到如图3-33c所示的绕组展开图。如果是双层绕组，则在展开图中，每个定子槽的上层边用实线表示，下层边用虚线表示。

3.几个基本名词

（1）实例

某电动机的数据是：37kW，4极（2p=4），定子上有36个槽（Z=36），双层绕组，故定子槽内有两个线圈边。

（2）极距

电动机中，每两个相邻磁极轴线之间的距离，称为极距τ。实际上也是每个磁极所覆盖的定子槽数：

τ=Z/2p （3-32）

式中 τ———极距；

Z———定子槽数；

p———磁极对数。

在本电动机里，Z=36，2p=4，所以，τ=36/4=9。

（3）节距

一个线圈的两个有效边之间的槽数，称为节距y。本电动机里，y=7。

如y=τ，称为整距绕组，如图3-34a所示。

图3-34 绕组的极距和节距

a）绕组的极距 b）绕组的节距 c）短距绕组

如y<τ，称为短距绕组，如图3-34b所示，一般电动机里，都采用短距绕组，其展开图如图3-34c所示。

采用短距绕组可以进一步削弱磁动势和电动势的谐波分量，尤其是能够较好地削弱5次谐波和7次谐波。除此以外，采用短距绕组还可以节约端部的铜钱。

图3-35 槽距角与相带(www.xing528.com)

a）槽距角 b）相带

（4）每极每相槽数q

在三相交流异步电动机里，每个磁极下的绕组分别属于三相。则每极每相的槽数为

q=Z/（3×2p） （3-33）

式中 q———每极每相槽数。

（5）极相组

每个磁极下，属于同一相的绕组，称为是一个极相组，图3-34c所示，就是一个极相组的展开图。很明显，每一个极相组里具有q个线圈。

（6）槽距角a

两个相邻的定子槽之间所对应的电角度，如图3-35a所示：

α=p×360/Z （3-34）

式中 α———槽距角。

（7）相带

每极每相的定子槽所对应的电角度，称为相带。很明显，在这台电动机里，因为一个磁极所对应的电角度是180°，所以相带是60°。目前，绝大多数电动机都采用60°相带，如图3-35b所示。

3.5.1.2 绕组的接线规律

各极相组在定子上的分布如图3-35a所示。在每个磁极下，都有三个极相组，分别属于三相。因为各相之间，必须互差120°电角度，所以，在排列时，V相的起始边（常称为相头）和U相的起始边，以及W相的起始边之间，都要相隔两个相带，如图3-36所示。

图3-36 定子双层绕组的接线规律

a）极相组的安排 b）U相绕组的接线

1.一相绕组的接线

以U相绕组为例，说明其接线规律：因为两个相邻的极相组处在不同极性的磁极下，所以，它们的电流绕行方向是相反的。于是得到两个相邻极相组之间的接线规律：下层边与下层边相接，上层边与上层边相接，如图3-37b所示。

2.三相绕组接线图

按照同样规律，画出V相绕组和W相绕组的接线图。需要注意的是，V相的起始边和U相的起始边之间，以及W相的起始边和V相的起始边之间，都应该相隔120°电角度，如图3-37a所示。

3.极相组接线图

实际工作中，在绕制绕组时，同一个极相组的几个线圈通常是不分离的。所以，在画接线图时，就可以只画出极相组之间的接线图就可以了，如图3-36b所示。

图3-37 三相绕组的接线

a）三相绕组接线全图 b）极相组接线图

接线的基本规律是：

1）各相头之间，必须互隔120°电角度；

2）同一相的各极相组之间，应该是下层边与下层边相接，上层边与上层边相接。剩下的三个头，就是相尾了。