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接上篇：三相交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

在發(fā)電機(jī)中繞組是產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的部件，在電動(dòng)機(jī)中繞組是產(chǎn)生機(jī)械力的部件，電機(jī)繞組是能量轉(zhuǎn)換的主要部件，繞組是電機(jī)中最重要的部件，定子鐵心與轉(zhuǎn)子鐵芯只是為了減少磁阻，增大磁通的磁路。

在直流電機(jī)中有定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組，在交流電機(jī)中同樣有定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組，本課件介紹交流電機(jī)繞組的基礎(chǔ)知識(shí)。

交流電機(jī)主要有單相電機(jī)與多相電機(jī)，多相電機(jī)主要是三相電機(jī)。

在本欄目“三相交流發(fā)電機(jī)原理模型”課件中介紹了三相交流發(fā)電機(jī)的原理，在電動(dòng)機(jī)欄目中“三相交流電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)”課件中介紹了三相交流電的特點(diǎn)。那里的模型用的是單圈導(dǎo)線代表繞組，距實(shí)際應(yīng)用有點(diǎn)距離，在本課件中我們介紹實(shí)際交流電機(jī)繞組的基本結(jié)構(gòu)。

圖1是一個(gè)交流電機(jī)的定子鐵芯，由多片沖壓成形的硅鋼片疊成，在鐵芯內(nèi)圓周均勻分布著齒與槽，定子線圈嵌放在槽內(nèi)。

圖1--交流電機(jī)定子鐵芯

圓周排列的線圈不易觀看與分析，在描述一個(gè)電機(jī)繞組的布置與連接時(shí)，通常采用展開(kāi)圖來(lái)表示，也就是把在圓柱面的鐵芯展開(kāi)成平面，鐵芯槽中分布的繞組也展開(kāi)成平面，就直觀多了。

一個(gè)電機(jī)的繞組由多個(gè)線圈組成，在圖2中介紹了在展開(kāi)圖中線圈的表示方法。

圖2--線圈的表示圖

圖2左圖是一截鐵芯上的一個(gè)線圈，一個(gè)線圈是由多圈導(dǎo)線繞制而成，是多匝線圈，嵌在鐵芯槽內(nèi)的部分稱(chēng)為有效邊，在鐵芯兩邊的稱(chēng)為端部，可以理解為線圈的有效邊是參與切割主磁場(chǎng)，是有效部分，而線圈在槽外部分僅起連接有效邊的作用。線圈的兩個(gè)線端稱(chēng)為首端與尾端，本課件中按繞制方向定義首端與尾端。

為簡(jiǎn)單清晰的表示，在展開(kāi)圖中用線框來(lái)表示線圈，圖2中圖是用開(kāi)口線框表示只有一匝的線圈（在復(fù)雜的圖中也用來(lái)表示多匝線圈），圖2右圖是用閉合線框表示多匝線圈。一個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊間隔的槽數(shù)稱(chēng)為節(jié)距 y，圖2中線圈的節(jié)距為3。
   繞組的分類(lèi)

按槽內(nèi)線圈的層數(shù)分為單層繞組、雙層繞組、多層繞組。 在單層繞組中有鏈?zhǔn)嚼@組、同心式繞組、交叉式繞組，在雙層繞組中有疊繞組與波繞組，這僅是常見(jiàn)的分類(lèi)。

單層疊式繞組 同一相的幾個(gè)線圈疊在一起，后一個(gè)線圈疊在前一個(gè)線圈后面。圖3右圖是繞組的展開(kāi)圖，左圖是展開(kāi)的立體圖。

圖3--單層疊式繞組

單層同心式繞組 同一相的幾個(gè)線圈根據(jù)需要一個(gè)套一個(gè)按同心排列，圖4是2個(gè)同心線圈的展開(kāi)立體圖。

圖4--單層同心式繞組立體圖

圖5是兩個(gè)同心線圈組成的繞組的展開(kāi)圖，左圖有兩個(gè)線圈連接線。在許多展開(kāi)圖中采用簡(jiǎn)單畫(huà)法，中圖是用直接連接方法表示兩個(gè)線圈的連接；右圖是省去連接線的表示方法。

圖5--單層同心式繞組展開(kāi)圖

單層鏈?zhǔn)嚼@組 同一相的幾個(gè)線圈根據(jù)需要一個(gè)接一個(gè)呈鏈?zhǔn)脚帕?，圖6右圖是繞組的展開(kāi)圖，左圖是展開(kāi)的立體圖。

圖6--單層鏈?zhǔn)嚼@組

雙層疊繞式繞組 兩個(gè)線圈根據(jù)需要一個(gè)的一個(gè)邊疊在另一個(gè)的一個(gè)邊上，圖7右圖是繞組的展開(kāi)圖，左圖是展開(kāi)的立體圖。

圖7--雙層疊繞式繞組

以上只是常見(jiàn)的繞組形式，其他形式請(qǐng)自找資料查閱。
   交流電機(jī)繞組構(gòu)成基礎(chǔ)

交流電機(jī)中具體的繞組構(gòu)成主要依據(jù)以下幾個(gè)數(shù)據(jù)：

磁極對(duì)數(shù)p，磁極對(duì)數(shù)p的電機(jī)的磁極個(gè)數(shù)為2p。例如1對(duì)磁極的電機(jī)在每秒50周的三相交流電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為每分鐘3000轉(zhuǎn)，2對(duì)磁極的電機(jī)在每秒50周的三相交流電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為每分鐘1500轉(zhuǎn)。

極距τ，每個(gè)極所占的寬度（用槽數(shù)計(jì)量），τ=Z/2p   Z為定子的總槽數(shù)

相帶q，每個(gè)極下每相所占的寬度（用槽數(shù)計(jì)量）， q=Z/2pm   m為相數(shù)

例如：對(duì)于一臺(tái)總槽數(shù)為24，有2對(duì)磁極的三相電機(jī)，其極距為6，相帶為2。

采用相帶劃分來(lái)設(shè)計(jì)繞組是一種基本的方法，簡(jiǎn)單易行，主要步驟為：

1. 首先確定電機(jī)的相數(shù)，電機(jī)的極數(shù)，確定繞組的形式

2. 繪出有所有槽的圓圖

3. 計(jì)算每極與每相的槽數(shù)

4. 計(jì)算極距與節(jié)距

5. 劃分相帶

6. 連接端部，構(gòu)成線圈 7. 連接線圈，構(gòu)成繞組

對(duì)于較復(fù)雜的繞組需其他方法，本課件僅介紹相帶劃分法。
   單相交流電機(jī)繞組構(gòu)成
由于單相交流電不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，實(shí)際應(yīng)用是把單相交流電分成二相交流電U相與V相，兩相間相位相差90度，所以單相交流電機(jī)繞組實(shí)際是二相交流繞組。下面舉例介紹單相交流電機(jī)繞組的構(gòu)成。
   單相2極8槽單層鏈?zhǔn)嚼@組

二相交流繞組由兩個(gè)相互垂直的繞組組成，對(duì)于2極電機(jī)有2相繞組，最簡(jiǎn)單是一個(gè)繞組僅一個(gè)線圈，整個(gè)電機(jī)只需2個(gè)線圈4個(gè)槽。只有4個(gè)槽的鐵芯利用率太低，實(shí)際電機(jī)至少是8個(gè)槽，對(duì)于8槽定子極距為4，相帶寬度為2。

在圖8右圖中右圖是圓形圖，圓形圖較直觀。先分配1號(hào)槽至4號(hào)槽為北極，分配5號(hào)槽至8號(hào)槽為南極。在N極（北極）下分配1號(hào)槽與2號(hào)槽為U相帶，分配3號(hào)槽與4號(hào)槽為V相帶。在S極（南極）下分配5號(hào)槽與6號(hào)槽為U相帶，分配7號(hào)槽與8號(hào)槽為V相帶，見(jiàn)圖中彩色標(biāo)記。

在圖上的槽內(nèi)有效邊標(biāo)上導(dǎo)線的繞制方向（首端到尾端），在同一極下相鄰的相帶方向相反。

在U相帶建立線圈，1號(hào)槽與6號(hào)槽為一個(gè)線圈，定1號(hào)槽為首端；2號(hào)槽與5號(hào)槽為另一個(gè)線圈，定2號(hào)槽為首端，2個(gè)線圈首尾相連組成U相繞組，定2號(hào)槽為U1端，6號(hào)槽為U2端。

在V相帶建立線圈，3號(hào)槽與8號(hào)槽為一個(gè)線圈，4號(hào)槽與7號(hào)槽為另一個(gè)線圈，2個(gè)線圈首尾相連組成V相繞組，定8號(hào)槽為V1端，4號(hào)槽為V2端。

U相繞組與V相繞組成90度角。圖8左圖是按此規(guī)則排列的展開(kāi)圖。

圖8--單相2極8槽單層鏈?zhǔn)嚼@組

單相4極16槽單層鏈?zhǔn)嚼@組

對(duì)于轉(zhuǎn)速慢一倍的單相電機(jī)采用4極電機(jī)，下例是單相2極16槽電機(jī)，仍采用單層鏈?zhǔn)嚼@組，就不再進(jìn)行解析了，僅顯示布線圖。圖9是圓形圖，圖10是展開(kāi)圖。

圖9--單相4極16槽單層鏈?zhǔn)嚼@組圓圖

圖10--單相4極16槽單層鏈?zhǔn)嚼@組展開(kāi)圖

  單相2極16槽單層同心式繞組

圖11是采用單層同心式繞組的2極16槽電機(jī)圓圖，圖12是采用單層同心式繞組的2極16槽電機(jī)展開(kāi)圖。

圖11--單相2極16槽單層同心式繞組圓圖

圖12--單相2極16槽單層同心式繞組展開(kāi)圖