电工实习电机绕组实验报告

实训三 三相异步电机绕组结构

一、 有关术语和基本参数

（一）线圈和线圈组

1． 线圈

线圈是组成绕组的基本元件， 用绝缘导线（漆包线）在绕线模 上按一定形状绕制而成。一般由 多匝绕成，其形状如图1-2-1所 示。它的两直线段嵌入槽内，是 电磁能量转换部分，称线圈有效

边；两端部仅为连接有效边的“过 （a）菱形线圈 （b）弧形线圈 （c）简化画法 桥”，不能实现能量转换，故端部越 图1-2-1常用线圈及简化画法

长材料浪费越多；引线用于引入电流的接线。图1-2-2是线圈嵌入铁心槽内的情况。

(a)

(b)展开图 (c)有效边在槽内实际情况

立

体

图

图1-2-2单层绕组部分线圈嵌入铁心槽内 2.线圈组

几个线圈顺接串联即 构成线圈组，异步电机中 最常见的线圈组是极相组。 它是一个极下同一相的几 个线圈顺接串联而成的一

组线圈，见图1-2-3所示。 (a)连接方法 (b)展开图 (c)简化图

图1-2-3 一个极相组线圈的连接方法 （二）定子槽数Z和磁极数2p

1． 定子槽数Z

定子铁心上线槽总数称之为定子槽数，用字母Z表示。如图1-2-2(a)、（b）所示的就为电机定子铁心上的线槽。 2． 磁极数2p

磁极数是指绕组通电后所产生磁场的总磁极个数，电机的磁极个数总是成对出现，所以

电机的磁极数用2p表示。异步电机的磁极数可从铭牌上得到，也可根据电机转速计算出磁极数，即

2p?120f n1式中 f—电源频率；

p—磁极对数；

n1—电机同步转速，n1可从电机转速n取整数后获得。

它在交流电机中为确定转速的重要参数，即

n1?60f (r/min) p（三）极距τ和节距y

1． 极距τ

相邻两磁极之间的槽距，通常用槽数来表示

??2． 节距y

Z (槽) 2p一个线圈的两有效边所跨占的槽数。为了获得较好的电气性能，节距应尽量接近极距τ。即

y???Z （取整） 2p在实际生产中常采用的是整距和短距绕组。

（四）每极相槽数q与槽距角?

1． 每极相槽数q

是指绕组每极每相所占的槽数

q?2． 槽距角?

Z （槽） 3?2p指定子相邻槽之间的间隔，以电角度来表示，即

1800?2p??Z （电角度）

（五）线径?与并绕根数Na

线径?是指绕制电机时，根据安全载流量确定的导线直径。功率大的电机所用导线较粗，当线径过大时，会造成嵌线困难，可用几根细导线替代一根粗导线进行并绕。其

细导线根数就为并绕根数Na

（六）单层与双层绕组

单层绕组是在每槽中只放一个有 效边，这样每个线圈的两有效边要分 别占一槽。故整个单层绕组中线圈数

等于总槽数的一半。 1—槽楔；2—覆盖绝缘；3—槽绝缘；4—层间绝

缘；

双层绕组是在每槽中用绝缘隔为 5—上层线圈边；6—下层线圈边；

上、下两层，嵌放不同线圈的各一有 图1-2-4 单、双层槽内布置情况 效边，线圈数与槽数相等，图1-2-4是单层、双层槽内布置情况示意图。

(七)定子绕组的绕制及嵌放 1、绕制线圈

1）作绕线模。绕模是由芯板和上下夹板组成，定子线圈是在绕线模上绕制而成的。 2）线圈绕制。小型三相异发电动机采用的散嵌式线圈都是在绕线机上利用线模绕制的。

线圈示意图

（1）绕线前准备

ａ仔细检查电磁线牌号、规格、绝缘厚度公差是否符号规定。 ｂ检查绕线机运行情况是否良好，要放好绕线模，调好计圈器。 （2）绕线过程 ? 工艺要点

ａ.在绕线模上放好卡紧布带,将引线排在右手边,然后由右边向左边开始绕线。 ｂ.用毛毡浸石蜡的压板将电磁线夹紧,绕线时拉力要适当，导线排列要整齐，避免交叉混乱，匝数要准确。同时,必须保护导线的绝缘不受损坏。

ｃ.检查线圈尺寸、匝数，两个直线边用布带扎紧，以免松散。

2、嵌线

线圈绕完以后,开始嵌线工作, 嵌线就是根据绕组设计要求把一个个线圈嵌放进定子

槽

内,组成整个绕组。所以嵌线工序是整个嵌制绕组中最重要的一环

嵌线工艺流程是：准备绝缘材料→放置槽绝缘→嵌线→封槽口→端部整形。

１）绝缘的选用 电动机的绝缘是决定电动机使用寿命的重要因素，因此

必须正确地选用和放置绝缘材料。

异步电动机定子绕组绝缘分为槽绝缘、相绝缘（层间绝缘这里不需要）。

1)槽绝缘用于槽内，是绕组与铁芯之间的绝缘。

2)相绝缘又称端部绝缘，用于绕组端部两个绕组之间的绝缘。 3)层间绝缘是用于双层绕组上下之间的绝缘。

绝缘材料是根据电动机的绝缘等级和电压等级来选择主绝缘材料，并配以适当的补强材料，以保护主绝缘材料不受机械损伤。常用的补强材料有青壳纸，主绝缘材料有聚脂薄膜、漆布等。选用绝缘材料时，主绝缘材料和引出线，套管、绑线、浸渍漆等应为同一绝缘等级的，彼此配套使用。

２）槽绝缘的裁剪与放置 根据电动机的绝缘等级，选择好合适的绝缘材料后，再根据具体需要对绝缘材料进行剪裁和放置。

槽绝缘的长度根据电动机容量而定。太长了，增加线圈直线部分的长度，既浪费绝缘材料和导线，又易造成端盖损伤导线的故障；太短了，绕组与铁芯的安全距离不够，使得端部相绝缘很难与槽绝缘衔接，造成嵌放端部相绝缘的困难。

? 工艺要点：考虑到定子槽两端绝缘最容易损坏，一般将伸出铁芯槽外部

分的绝缘材料尺寸加倍折回，使槽外部分成为双层，以增强槽口绝缘。槽绝缘纸的结构形式：

３）嵌线工具 在嵌线过程中，必须有专用工具，才能保证嵌线质量，提高工作

效率。常用的工具有：棰（木棰和小铁锤）、划线板（理线板）、压线板、剪刀、夹咀钳等等。

理线板 （1）用途有二种：一是嵌线圈时把导线划进铁芯槽；二是用来整理已嵌

进槽中的导线。

（2） 理线板可用毛竹或层压塑料板在砂轮上自己磨削制作。一般长约

15~20cm，宽大约1.0~1.5cm，厚约3mm。头端略尖，一端稍薄些，如刺刀形，表面须光滑。

４）嵌线工艺 嵌线工艺的关键是保证绕组的位置和次序正确、绝缘良好。为使

线圈按照正确的位置和次序嵌入定子槽内，嵌线前须弄清楚电机的极数、线圈节距、绕组型式和接线方法等。并检查槽绝缘放置是否合格，槽内是否清洁，要防止铁屑、油污、灰尘等物粘在绝缘材料和导线上，以保证嵌线质量。

①嵌线的理论分析：

三相异步电动机，定子槽数Z1＝24槽，磁极数2p＝4，每槽匝数为100匝，单层，

600相带，跨距采用等距式，单层链式绕组，绕组节距ｙ＝5。从以上已知条件可知：相数ｍ＝3，每极每相槽数ｑ＝2，槽距角α＝30°。

二、三相绕组的排列方法

为了在电机内形成旋转磁场，定子槽内各有效边应流过哪一相的电流是有规律的，对三相绕组进行排列其目的，就是体现规律，形成旋转磁场。

（一）三相绕组的构成规则

1． 每相绕组的槽数必须相等，且在定子上均匀分布； 2． 三相绕组在空间应相互间隔1200电角度。

3． 三相绕组一般采用600相带，即三相有效边在一对磁场下均匀地分为6个相带。

（二）排列方法

1． 计算基本参数

每极相槽数q?Z；

3?2p180??2p槽距角??。

Z2． 编写槽号

编号从第一槽开始顺序编号。 3． 划分相带

取q个槽为一个相带，相带按U1-W2-V1-U2-W1-V2的顺序循环排列。 4． 标定电流正方向

把U1、V1、W1相带电流正方向选定为指向上方，则U2、V2、W2相带电流正方向指向下方。即相邻相带的电流正方向上下交替。 5． 作绕组表

槽号 相带

6．排列实例

图1-2-5是三个三相绕组分相带、标电流的排列情况。取不同的极数和槽数，以利于观察其规律。（a）图为三相4极24槽；

（a）3相4极24槽

只要按上述排列方法，使U1相带各槽导体流入U相电流；V1相带各槽导体流入V相电流；W1相带各槽导体流入W相电流，而U2相带、V2相带和W2相带对应的各槽导体分别流出U相、V相和W相电流，即可满足绕组空间对称的规则。

三、三相绕组的端部连接方式

连接端部是为了将分布在各相带的槽导体构成三相对称绕组，连接方式是多种的，每一种连接方式就形成一种形式的绕组。

（一）三相单层绕组端部连接方式性能及特点

1． 等宽度式（叠式）

线圈为等距，所有线圈节距相同，线模容易调整；线圈节距短于极距（整距），较省线材；单层绕组的线圈数目少，嵌线省时，但电气性能较差。 2． 同心式

绕组是单层布线，有较高的槽满率；线圈节距的平均值为等距，绕组端部长度大而耗线材，且漏磁较大、电气性能也较差；可采用分层嵌线而形成“双平面”或“三平面”绕组，使嵌线方便，多适用于二极电机。 3． 交叉式

绕组为整距，但线圈平均节距较短，用线较节省；每组线圈数和节距都不等，给嵌线工艺增加了困难；槽满率较高，电气性能较差。另外，端部连接方式也可成为同心交叉式，即把等宽度的两线圈改成同心式。

（二）三相单层4极24槽绕组端部连接方式

由三相4极24槽的两个基本参数可计算出每极相槽数q=2，根据其规则排列组合有三种端部连接方式，见图1-2-7所示。

（a）等宽式（叠式）

(b)同心式

(c)单链式

图1-2-7 单层绕组端部连接方式

总之，以上几种单层绕组型式，具有高的槽利用率、不易发生相间短路、线圈数目较少、嵌线工时省等优点，在小型电机中得到广泛应用。常用的JO2及Y系列电机中，单层叠式绕组用于q?2的4、6、8极电机；单层交叉式绕组用于q?3的2、4极电机；同心式绕组用于q?4的2极电机。这些绕组型式在日常的修理工作中都经常可以见到。另外，单层绕组由于结构的限定，其绕组端部较厚，不易整形，无法利用适当的短距来改善绕组的电磁性能，这就是单层绕组的电机性能较差的原因。

对容量大，要求高的电机，通常用双层绕组。双层绕组的节距可任意选定，利用适当的短距系数，即可消除气隙磁场中的高次谐波，改善电机性能。

四、 实训要求

1． 搞懂60相带在磁极下按U1-W2-V1-U2-W1-V2规律排序的原因。

2． 对所要嵌线修理的三相异步电机，作出绕组表，画出绕组端部连接图和展开图。 体会“按分相后确定的各导体有效边内电流正方向连接”这句话，简练地总结出三相绕组端部连接的接线规律。

0

五、实训记录

1． 本人所要嵌线修理的三相异步电机，绕组总线圈数= 600 ，每极相槽数= 2 ，极相组数= 4 ，每组线圈数= 25 ，线圈节距= 6 ，极距= 6 。

表1 定子槽分配表 相 序 N1 S1 N2 S2

2． 实际所嵌线的电机端部接线图或展开图

U1 24、1 12、13 W2 2、3 14、15 V1 4、5 16、17 U2 6、7 18、19 W1 8、9 20、21 V2 10、11 22、23

3． 实验成果图:

4． 端部接线规律总结：

一、旋转的磁场;二、转向：那相电流最大时N、S恰好转到该相绕组的轴线上；三、转向同相序；四、极对数P的产生A、Z、B、X、C、Y套数决定；五、60度相带 电机的工作原理：当相对称的三相定子绕组通入顺相序的对称三项交流电时，便在定子和转子之间产生以同步转速n、沿顺时针方向旋转的磁场。相当于转子导体沿逆时针方向切割旋转磁场的磁力线，从而在转子导体中将产生感应电动势和感应电流，有电流的转子导体在旋转磁场中要受到电磁力的作用，该电磁力以转子轴心为中心形成顺时针方向的电磁转矩，使

转子以转速n沿顺时针方向旋转。

这次实训对我来说非常有意义，在实训过程当中我学到很多关于异步电动机方面的知识，我以后会加强对它们的学习和应用。电动机是将电能转换为机械能，现代各种生产机械都广泛应用于电动机来驱动，电动机将在工业当中发挥着巨大的作用。 电动机是我们生活中常见的一种电气化设备，电动机将电能转化为机械能，从而带动各种生产机械和生活用电器的运转。电动机的应用很广，种类也很多，但它们工作的原理都是一样的。如何从日常生活中常见的现象入手，激发学生探究的欲望是新课标的新体现。 “通过实训，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，力的方向与电流及磁场的方向都有关系”，与旧教材相比，要求已经降低，减轻了学生的学习负担；再者，新教材中由学生探究模拟电动机的实验对于学生了解电动机的基本构造有很大的帮助，使学生更好地理解电动机的原理和换向器的作用；真正体现理论和实践相结合理念。

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