三相双层绕组的结构与特点

双层绕组的每个槽内分作上、下两层，每个线圈的一个有效边放在一个槽的上层，另一个有效边则放在相隔节距为y的另一个槽的下层。因此线圈数等于槽数，比单层绕组的线圈数增加2倍。

图2-20　三相单层交叉式绕组的展开图

双层绕组按连接方式可分为叠绕组和波绕组两种。叠绕组在绕制时，任何两个相邻的线圈都是后一个“紧叠”在前一个上面，故称叠绕组。波绕组是任何两个串联线圈沿绕制方向波浪似的前进。

双层绕组的构成原则和步骤与单层绕组基本相同。下面通过电机绕组的展开图绘制，来介绍双层绕组的连接规律。

【例2-7】 一台Z=36，2p=4，y1=7的交流电机，试绘制三相双层叠绕组的展开图。

解：（1）计算极距τ、每极每相槽数q和槽距角α。

（2）分相。将槽依次编号，绕组采用60°相带，则每个相带包含三个槽，相带和槽号的对应关系见表2-7。

表2-7　相带和槽号的对应关系（三相双层叠绕组）(www.xing528.com)

（3）构成一相绕组，绘制展开图。根据y1=7（y1＜τ，为短距绕组）以及双层绕组的嵌线特点，线圈的一个线圈边放在上层，则另一个线圈边就放在下层。如1号线圈的一个线圈边在1号槽的上层（用实线表示），则另一个线圈边应放在1+7=8号槽的下层（用虚线表示），2号线圈的一个线圈边在2号槽的上层（用实线表示），则另一个线圈边应放在2+7=9号槽的下层（用虚线表示），依次类推，将一个极下属于U相的1、2、3三个线圈（q=3），通过端部串联起来构成一组线圈（亦称线圈组），再将第二个极下属于U相的10、11、12三个线圈串联起来构成第二组线圈，再依次把19、20、21和28、29、30线圈分别构成第三、第四组线圈。那么每相的这四个线圈组可以通过串联或并联构成一相绕组。若要求并联支路数为1，则只需将四个线圈组串联起来，成为一相绕组。其他两相绕组可按同样方法构成，如图2-21所示。

图2-21　三相双层叠绕组U相展开图

从以上分析可以看出，四个磁极就构成四个线圈组，所以双层绕组每相的线圈组数等于电机的磁极数，即每相绕组的最大并联支路数为2a=2p。

叠绕组的优点是短距时能节省端部用铜，以及便于得到较多的并联支路数；缺点是线圈组间的连线较长，在多极电机中这些连接线的用铜量更大。叠绕组主要用于较大容量三相异步电动机的定子和汽轮发电机的定子绕组。

双层波绕组的相带划分和槽号分配与双层叠绕组的完全相同，它们的差别在于线圈端部形状和线圈之间的连接顺序是不同的。双层波绕组的连接规律与直流电机的波绕组相似，即将同一极性下属于同一相的线圈按照一定次序串联起来，组成一组；再将另一极性下属于同一相的线圈按照一定次序串联起来，组成另一组，最后将这两组线圈串联或并联，构成一相绕组。

波绕组的优点是可以减少线圈组间的连接线，故多用在水轮发电机的定子绕组和绕线式异步电动机的转子绕组中。波绕组的线圈一般是单匝的，故短距绕组不能节省端部用铜量。

双层绕组的节距可以根据需要来选择，一般做成短距来削弱高次谐波，改善电动势波形，因此容量较大的电机均采用双层短距绕组。