三相异步电动机绕组
三相异步电动机的转子铁心和转子绕组
三相异步电动机的转子铁心和转子绕组
1．三相异步电动机的转子铁心：
作用：作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。
构造：所用材料与定子一样，由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有匀称分布的孔，用来安置转子绕组。
通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。
一般小型异步电动机的转子铁心直接压装在转轴上，大、中型异步电动机（转子直径在300~400毫米以上）的转子铁心则借助与转子支架压在转轴上。
2．三相异步电动机的转子绕组
作用：切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。
构造：分为鼠笼式转子和绕线式转子。
（1）鼠笼式转子：转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。
若去掉转子铁心，整个绕组的形状像一个鼠笼，故称笼型绕组。
小型笼型电动机采纳铸铝转子绕组，对于100KW以上的电动机采纳铜条和铜端环焊接而成。
（2）绕线式转子：绕线转子绕组与定子绕组相像，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷与外电路联接。
特点：结构较简单，故绕线式电动机的应用不如鼠笼式电动机广泛。
但通过集流环和电刷在转子绕组回路中串入附加电阻等元件，用以改
善异步电动机的起、制动性能及调速性能，故在要求肯定范围内进行平滑调速的设备，如吊车、电梯、空气压缩机等上面采纳。
三相异步电动机的定子绕组
三相异步电动机的定子绕组三相异步电动机是一种常见的电动机类型，它的定子绕组是其重要组成部分之一。
定子绕组是安装在电机定子上的线圈，用来产生旋转磁场，从而使电动机得以正常运转。
本文将详细介绍三相异步电动机的定子绕组的构造和工作原理。
我们来了解一下三相异步电动机的基本结构。
它由定子和转子两部分组成。
定子是电动机的静态部分，由定子铁心和定子绕组组成。
而转子则是电动机的动态部分，通常由铁心和导体组成。
三相异步电动机的定子绕组是固定在定子铁心上的，它的主要作用是产生旋转磁场，与转子磁场相互作用，从而产生电磁力，驱动转子旋转。
定子绕组一般采用绕组线圈的形式，通过将导线绕制在定子铁心的槽内来实现。
绕制定子绕组时，需要按照一定的规则进行绕制，以确保电机能够正常工作。
通常情况下，三相异步电动机的定子绕组采用星形连接方式，即将三个线圈的一个端点连接在一起，形成一个共点的星形结构。
另外，为了减小绕组的电阻和电感，提高电机的效率，定子绕组一般采用多股细导线绕制而成。
三相异步电动机的定子绕组通过三根电缆与外部电源相连，电源提供的电流会依次通过三个线圈，从而在线圈中产生电流。
由于电源的电流是交流的，所以定子绕组中的电流也是交流的。
当电流通过绕组时，会在绕组中产生旋转磁场。
这是因为电流在导线中的运动会产生磁场，而三个线圈中的电流相位差120度，所以产生的磁场也相位差120度。
这三个相位差120度的磁场相互作用，会形成一个旋转磁场，从而驱动转子旋转。
三相异步电动机的定子绕组工作原理可以用左手定则来描述。
当电流通过绕组时，根据左手定则，可以得知磁场的方向。
根据左手定则，将拇指、食指和中指分别指向三个线圈的方向，拇指的方向即为磁场的方向。
由于三个线圈的电流相位差120度，所以磁场也相位差120度，形成一个旋转磁场。
三相异步电动机的定子绕组在电机运行时起着重要的作用。
它产生的旋转磁场与转子磁场相互作用，从而产生电磁力，驱动转子旋转。
三相异步电动机 绕组 结构
三相异步电动机绕组结构
三相异步电动机的绕组结构通常由三组绕组组成，分别为定子绕组、转子绕组和励磁绕组。
1. 定子绕组：定子绕组是安装在电动机的固定部分，通常由三相绕组组成，分别称为A相、B
相和C相绕组。
每个相绕组都由若干绕组匝数组成，并且按一定的顺序和相位关系布置。
定子绕组的铜线或铝线通常绕制在定子铁芯的槽内。
2. 转子绕组：转子绕组是安装在电动机的旋转部分，通常由导电材料（如铜条或铜棒）组成。
转子绕组的结构分为两种类型：鼠笼式和绕线式。
鼠笼式转子绕组由一个或多个短路环构成，其端部通过导体连接。
绕线式转子绕组由若干匝绕组构成，每个导线都经过转子上的插槽。
3. 励磁绕组：励磁绕组是一组用于提供磁场的绕组，通常用来激励转子绕组。
励磁绕组的绕制方式根据不同的电动机类型而有所不同。
总之，三相异步电动机的绕组结构包括定子绕组、转子绕组和励磁绕组。
这些绕组共同作用，通过磁场的交互作用使电动机能够产生转矩和旋转运动。
4三相异步电动机定子绕组
集中式绕组
判断依据：根据
线圈绕组的形状与嵌 装布线的方式。
分布式绕组
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集中式绕组
集中式绕组一般仅有一个或几个矩形框线图形成。绕制后用纱 带包扎定型，在经浸漆烘干处理后嵌装在凸形磁极的铁心上。
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分布式绕组
采用分布式绕组的电动机定子没有凸形的极掌，每个磁极都是由一个或几 个线圈按照一定的规律嵌装布线组成线圈组。
同心式绕组
判断依据：根据
嵌装布线排列的形 式。
叠式绕组
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同心式绕组
同一线圈组的几个大小不同矩形线圈，按同一中心的位置逐个嵌装排列成 回字形的型式。一般单相电动机和部分小功率三相异步电动机的定子绕组采用 这种型式。
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叠式绕组
所有线圈的形状大小完全相同，分别以每槽嵌装一个线圈边，并在槽外 端部逐个相叠均匀分布的型式。一般为三相异步电动机的定子绕组较多采用叠 式绕组。
z 36 t = = =9 2p 2´ 2
习惯上说： 极距为9槽，就是第1槽到第10槽。
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电角度
一个圆周的机 械角度是360°， 把这种定义的角度 称为空间机械角， 用θ表示。
机械角 机械角
当导体每经过一个磁极时，其感应电动势交变一次，因此 一对极数所对应360°电角度，用α表示。
电角度 电角度
电动机修理的大 部分工作是对绕 组的修理，所以 必须对电动机绕 组的结构形式以 及接线方法有清 楚的了解。
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电动机绕组的结构
以定子绕组形成磁极数来区分 以定子绕组形成磁极数来区分
庶极式绕组
判断依据：根据
电动机的磁极数与绕 组分布形成实际磁极 数的关系。
三相异步电动机
2
5
相
第
三C
Z
C1 C2 C3 C6
3
6
相
三、电气设备接地教学内容
为了保证电气设备和电力系统正常可靠运行， 而将电力系统的某一点接地。
三、电气设备接地教学内容
将电气设备带电部分绝缘的金属外壳同地之间 作电气连接。
24槽2极单层同心绕组展开图 24槽2极单层同心绕组展开图
三相异步电动机绕组
一、相关术语 1．线圈、线圈组、绕组 线圈是用相应绝缘等级的绝缘导线按一定形状、尺寸在绕
线模上绕制而成的，可由一匝或多匝组成。 多个线圈按一定规则连接成一组就称为线圈组(一般一个相
带为一组；线圈组按照一定规律连接在一起组成某相绕组。 三相电动机有三个绕组，常称为三相绕组。
单匝线圈 多匝线圈 多匝线圈简化图 线圈示意图
三相异步电动机绕组
(2)画出定子铁心槽,划分极距。
三相异步电动机绕组
(3)划分相带。
三相异步电动机绕组
(2)画出定子铁心槽,划分极距。
三相异步电动机绕组
(4)画出极相组线圈,并标明电流参考方向。
(5)画出各相绕组展开图。
U 相绕组
V相绕组
W 相绕组
3．交叉式绕组 交叉式绕组主要用于q为奇
三相定子绕组的构成原则
1.每相绕组在每对磁极下，按U1—W2—V1—U2—W1— V2相带顺序均匀分布。
2.展开图中每个相同极距内，绕组有效边中电流参考方向 相同；相邻极距之间，绕组有效边中电流参考方向相反。
3.同一相绕组中，线圈之间的连线应顺着电流的参考方向 进行。
4.为了节省铜，线圈的节距应尽可能短。
电角度=p×机械角度
三相异步电动机绕组
6．极距 极距是指每一磁极所占圆周的距离(单位cm)，由于铁心 内圆周表面均匀分布铁心槽，所以极距一般多用定子上的槽 数来表示。
三相异步电动机绕组
5.1 三相异步电动机绕组概述
5.1.3 三相交流绕组的感应电动势
以三相异步电动机为例，研究三相交流绕组的感应电动 势产生情况。如果在电动机中有一个旋转的气隙磁场，极数 2p=2，转速为n1，则此旋转磁场必然会在定子绕组中产生感 应电动势。对于定子绕组一个线匝一个有效边而言，当磁场 在空间作正弦分布，并以恒定的转速n1旋转时，导体感应的 电动势亦为一正弦波，其最大值为
下一页 返回5.1 三相异步动机绕组概述5.1.1 三相交流绕组的要求
三相交流绕组的作用是产生旋转磁场和感应电势，即当三 相对称电流通过空间作对称分布的三相交流绕组，将产生三 相合成旋转磁场(详见第6章)。该旋转磁场与静止的三相交流 绕组发生相对切割运动，根据电磁感应定律可知，在三相交 流绕组内感应产生对称的三相电势。或者，当气隙中存在外 加的旋转磁场时，三相交流绕组切割该磁场感应产生对称的 三相电势(详见第8章)。负载运行后，三相交流绕组内出现三 相电流。如图5-1所示。
第五章 三相异步电动机绕组
5.1 三相异步电动机绕组概述 5.2 三相单层绕组 5.3 三相双层绕组 小结
5.1 三相异步电动机绕组概述
交流电机主要包括异步电动机和同步电动机两类。根据 不同的转子结构形式，异步电机可以分为鼠笼式和绕线式两 种，同步电机可分为凸极式和隐极式两种。异步电机较多地 用作电动机，也可用作发电机。同步电机较多地用作发电机。 此外，也有用作电动机和调相机。另外，交流电机可分为单 相电机和三相电机，本章将重点研究三相电机。从原理上说， 异步电机和同步电机的三相交流绕组是相同的。本章将讨论 这两类交流旋转电机的共同问题，即交流电机的绕组及电动 势。
5.1 三相异步电动机绕组概述
结构方面 （1）要求三相交流绕组必须是对称分布的，各相绕组的导体
三相异步电动机绕组概述要点
张秀平
三相异步电动机绕组概述 交流绕组概述 3.绕组的基本术语 （1）线圈、线圈组、绕组 线圈也称绕组元件，是构成绕组的最基 本单元，它是用绝缘导线按一定形状绕制 而成，可由一匝或多匝组成 ；多个线圈连 成一组就称为线圈组；由多个线圈或线圈 组按照一定的规律连接在一起就形成了绕 组。
三相异步电动机绕组概述 总之，上述对交流电机电枢绕组的要求， 从原理上来看，可以归纳为绕组感应电动势 和产生磁动势的要求。对三相交流电机来说 ，要求三相绕组能感应出波形接近正弦、有 一定数值的三相对称电动势 ；要求当三相绕 组中流过三相对称电流时，能产生接近圆形 的旋转磁场。
三相异步电动机绕组概述 3三相交流绕组的分布 、排列与连接要求 （1）各相绕组在每个磁极下应均匀分布，以 达到磁场对称。 （2）各相绕组的电源引出线应彼此要120° 电角度。 （3）同一相绕组的各个有效边在同性磁极下 的电流方向相同，而在异性磁极下的电流方 向相反。
三相异步沿定子铁心内表面的距离。若定子的 槽数为Z，磁极对数为p，则极距： Z = 2p （3）线圈节距 y 一个线圈的两个有效边之间所跨的距离称为线圈的节距。
. y 的绕组为整距绕组 . y 的绕组为短距绕组
（4）电角度
电角度 p 机械角度
三相异步电动机绕组概述
（5）槽距角 a 相邻两个槽之间的电角度（ P158） p 3600 = Z （6）每极每相槽数 q 每一个极面下每相所占的槽数为 Z q= 2 pm （7）相带 每个极面下的导体平均分给各相，则每一相绕组在每个极 面下所占的范围，用电角度表示称为相带。
三相异步电动机绕组概述 2交流绕组的基本要求 （1）在一定的导体数下，绕组的合成电动势 和磁势在波形上应尽可能为正弦波，在数值 上应尽可能大。 （2）对三相绕组，各相的电动势和磁势要求 对称而各相的电阻和电抗都相同。 （3）绕组的绝缘和机械强度要可靠，散热条 件要好。 （4）制造、安装、检修要方便。
三相异步电动机的定子绕组
三相异步电动机的定子绕组三相异步电动机是一种常见的电动机类型，其定子绕组是其中关键的组成部分。
定子绕组是电动机中的一个线圈系统，由一系列的绕组线圈组成，用于产生磁场并与转子磁场相互作用，从而实现电能到机械能的转换。
定子绕组通常由若干个线圈组成，每个线圈都由导线绕成。
这些线圈被均匀地分布在电机的定子铁心上。
每个线圈中的导线按照一定的顺序连接起来，形成一个闭合回路。
这样，在电流通过线圈时，会产生一个磁场。
由于线圈之间的接线顺序不同，所产生的磁场也会有所不同。
定子绕组的设计和布置对电动机的性能和运行特性有重要影响。
首先，线圈的布置方式决定了电机的极数。
极数是指定子绕组中线圈的总数目，它与电机的转速有关。
根据极数的不同，电机可以实现不同的转速。
其次，线圈的形状和尺寸决定了磁场的分布情况。
合理的线圈设计可以使磁场均匀分布，减少磁场泄漏和能量损耗。
此外，定子绕组的材料和导线的截面积也会影响电机的性能。
优质的绝缘材料和适当的导线尺寸可以提高电机的效率和可靠性。
为了满足不同的工作要求，定子绕组可以采用不同的连接方式。
常见的连接方式包括星型连接和三角连接。
在星型连接中，线圈的一个端点连接在一起，形成一个星型连接点，而另一个端点则分别接地或连接到电源相线。
在三角连接中，每个线圈的一个端点连接在一起，形成一个三角形连接点，而另一个端点则分别接地或连接到电源相线。
这两种连接方式可以根据实际需求进行选择，以满足不同的电压和功率要求。
除了基本的定子绕组设计，还可以通过调整绕组的参数来改变电机的性能。
例如，通过改变绕组的匝数，可以改变电机的转矩和输出功率。
增加绕组匝数可以增加电机的转矩和功率，但也会增加电机的电阻和能量损耗。
另外，通过改变绕组的导线截面积，也可以改变电机的电阻和能量损耗。
较大的导线截面积可以减小电阻，提高电机的效率。
三相异步电动机的定子绕组是电机中关键的组成部分，其设计和布置对电机的性能和运行特性有重要影响。
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三相异步电动机绕组
第一节三相异步电动机绕组概述
三相异步电动机的定子绕组通以三相电流时，即产生旋转磁场，在转子绕组中感生电动势，该电动势在已成闭合回路的转子绕组中产生电流，转子电流与磁场相互作用产生电磁转矩，使转子驱动机械负载旋转，将电能转化为机械能。
一、三相绕组排列的基本原则
三相绕组的排列，应使之成为对称三相绕组，即，三相绕组的各相串联导体数及线规应相同，相与相之间在空间的分布应相互间隔1200电角度。
二、极相组内及相绕组内的连接
1、极相组内的连接
同一极相组（线圈组）内的线圈应正向串联连接，即“头”与“尾”相连接，在小型电动机中，一个极相组内的线圈通常是连续绕制而成，不用接头。
2、相绕组内的连接
属于同一相且同一支路的各极相组，通常有如下两种连接方法：
（1）正串连接
当每个极组应产生两个磁极时，采用正串连接（又称庶极连接），即尾端接首端、首端接尾端，也即底线接面线、面线接底线，
（2）反串连接
当每个极相组只产生一个磁极时，采用反串连接（又称显极连接），即尾端接尾端、首端接首端，也即底线接底线、面线接面线。
三、相绕组引出线的位置
三相绕组相与相之间在空间的分布应相互间隔1200电角度，在这一前提下，三相绕组的线端（引出线）U1、V1和W1之间的间隔以及U2、V2和W2之间的间隔，通常也是1200电角度，但也可以不是1200电角度，这主要是由于在实际生产中，从工艺上考虑总希望所有引出线都靠拢在机座的出线孔附近的缘故。
四、三相绕组连接的方法
三相异步电动机三相绕组连接的方法，通常有两种：一种为星形接法，又称Y形接法；
另一种为三角形接法，又称△接法。
常用的三相380伏异步电动机，功率在3千瓦及以下的，一般为星形接法（每相绕组电压设计为220伏）；功率在4千瓦及以上的，一般为三角形接法（每相绕组电压设计为380伏），以便用户根据需要可采用Y-△方式起动。
五、三相异步电动机的绕组型式
第二节单层绕组
单层绕组在小型三相异步电机中应用甚广，与双层绕组比较有如下特点：
1、每个槽内只嵌有一个线圈边，因而电机的线圈总数等于铁心槽数的一半，可节省绕线
和嵌线工时。
2、因槽内只有一个线圈边，故毋需层间绝缘，在槽内不存在相间击穿的问题。
3、由于槽内无层间绝缘，故槽面积的利用率较高。
4、绕组线圈端部较厚，相互交迭，不易整形。
5、单层绕组虽也可用短距线圈，但从电磁本质上看，完全等效于整距绕组，故电气性能
较差，这是主要的不足之处。
较常用的单层绕组有单层同心式、单层链式和单层交叉式等数种。
一、单层同心式绕组
单层同心式绕组主要用于两极小型电动机，这种绕组的极相组是由节距不等、大小不同而中心线重合的线圈所组成，故名同心式。
其优点是嵌线较容易，缺点是端部整形较难。
1.绕组的排列
三相2极单层同心式绕组，现今比较常用的排列，其每相绕组由两个同心的线圈组所组成，线圈组之间为“尾接尾”反串联接，并联支路数a=1.
2.嵌线方法
为了便于将各相的始、末（头、尾）端从机座的出线孔中引出，嵌线前应预先妥善确定起嵌槽的位置。
例1：24槽2极嵌线方法。
①假设以第11、12槽为起嵌槽，先将U相第一组线圈一方线圈边嵌入第11和第12槽（由于该线圈边端部是被压在其他线圈下面的，故称下层边），另一方（上层边）暂时吊起不嵌。
②空两槽（第13、14槽），将W相一组线圈的下层边嵌入第15、16槽，上层边也吊起不嵌。
③再空两槽（第17、18槽），将V相一组线圈的下层边嵌入第19、20槽，并按y=（1-12，2-11）槽，将上层边嵌入第9、10槽。
④按空两（槽）、嵌两（槽）的方法，依次将其余线圈嵌完。
⑤最后把U相和W相尚未嵌入的上层边（又称吊把边，吊把边数等于q），分别嵌入第1、2槽和第5、6槽，整个绕组即全部嵌好。
例2：30槽2极嵌线方法。
①假设以第14、15、16槽为起嵌槽，将U相一组线圈的下层边嵌入第14、15、16槽，上层边暂时吊起不嵌。
②空三槽（第17、18槽），将W相一组线圈的下层边嵌入第19、20槽，上层边也吊起不嵌。
③空三槽（第21、22、23槽），将V相一组线圈的下层边嵌入第24、25、26槽，并按y=（1-16、2-15、3-14）槽，将上层边嵌入第11、12、13槽。
④再空两槽（第27、28槽），将U相另一线圈组的下层边嵌入第29、30槽，并按y=（1-14、2-13）槽，将上层边嵌入第17和第18槽。
⑤按上述空两（槽）嵌两（槽）、空三（槽）嵌三（槽），交替轮换的方法，依次将其余线圈嵌完。
最后把U相和W相尚未嵌入的上层边（吊把边）分别嵌入第1、2、3槽和第7、8槽，整个绕组即全部嵌好。
二、单层链式绕组
单层链式绕组中所有线圈的形状、大小完全相同，三相线圈的排列如链互扣，故名链式绕组，又称等元件链式绕组。
其线圈端部较同心式的短，用铜量较省，常用于每极每相槽数q=2的4、6、8极电动机，即24槽4极、36槽6极、48槽8极的三相电动机。
单层链式绕组线圈的节距y应是奇数，否则就无法构成。
1.绕组的排列
如常用的24槽4极、36槽6极和48槽8极单层链式绕组的展开图。
这三种电动机每一极下各相分别占有两槽，即q=2。
各线圈组都只有一个线圈，每相线圈组数等于极数，每相线圈组间为反串连接，即始端接始端，末端接末端。
2.嵌线方法
例如，三相24槽4极单层链式绕组的嵌线：
起始槽选定以后，即可按以下顺序进行嵌线：
①假设以第7槽为起始槽，先将U相一线圈的下层边（由于该线圈边端部是被压在其他线圈下面的，故称下层边）嵌入第7槽，上层边暂时吊起不嵌。
②空一槽（第8槽），将W相一线圈的下层边嵌入第9槽，其上层边暂时也吊起不嵌。
③再空一槽（第10槽），将V相一线圈的下层边嵌入第11槽，其上层边按y=(1-6)槽嵌入第6槽。
④再空一槽（第12槽），将U相第二个线圈的下层边嵌入第13槽，其上层边按y=（1-6）槽嵌入第8槽。
⑤按空一槽、嵌一槽的方法，依次将其余线圈嵌完。
⑥最后把U相和W相尚未嵌入的上层边（吊把边），分别嵌入第2槽和第4槽，整个绕组即全部嵌好。
三、单层交叉式绕组
交叉式绕组全称交叉链式绕组，由于每相绕组由线圈数不等、节距不同的两种线圈组交叉排列构成，因而得名，现今主要用于q=3（奇数）的18槽2极和36槽4极三相小型电机。
1.绕组的排列
以18槽2极和36槽4极的单层交叉式绕组的展开图为例。
绕组中有大小两种线圈组，一种由y=（1-9）槽的二个线圈所构成，另一中则由y=（1-8）槽的一个线圈构成。
每相线圈组间为反串连接，即始端接始端，末端接末端。
2.嵌线方法
例如：三相36槽4极单层交叉式绕组的嵌线如下：
①假设选定第10、11槽为起始槽，把U相两个大线圈的下层边（由于该线圈边端部是被压在其他线圈下面的，故称下层边）依次嵌入10、11槽，上层边吊起不嵌。
②空一槽（第12槽），把W相小线圈的下层边嵌入第13槽，上层边也吊起不嵌。
③空二槽（第14、15槽），把V相两个大线圈的下层边嵌入第16、17槽，并按照大线圈的节距y=（1-9）槽，把上层边嵌入第8和第9槽。
④再空一槽（第18槽），将U相的小线圈的下层边嵌入第19槽，并按小线圈的节距y=（1-8）槽，把上层边嵌入第12槽。
⑤按照空两（槽）嵌两（槽）、空一(槽）嵌一（槽）交替轮换的方法，依次将其余线圈嵌完。
⑥最后把U相和W相尚未嵌入的上层边（吊把边）嵌入第2、3槽和第6槽（吊把边数等于q），整个绕组即全部嵌好。
四、单层绕组在电磁本质上是整距绕组
在实际生产中，同心式、链式和交叉式等单层绕组都采用短距线圈，仔细观察就不难发现它们都有一个共同特点，即各相绕组均由互差1800电角度成对的线圈边所构成，而1800
电角度恰好是一个极距，所以均可还原为整距线圈的单层绕组。
例如：三相36槽4极短距线圈单层绕组（t=9，y=8和7），还原为整距线圈单层绕组（y=9=t）。
所以单层绕组尽管形式上采用了短距线圈，但在电磁本质上是整距绕组。
单层绕组采用短距线圈，主要可缩小端接部分的长度，降低铜耗。
这同双层绕组为改善磁场波形而用短距线圈，显然有本质上的区别。