电机基础知识及绕组下线

一 实训目的1本次实训为电机绕组实训，通过实训能够进一步的了解电动机的结构组成。2 通过本次的电机实训，能够更深入的了解电机的运行原理，会对三相异步电动机的定 子绕组进行正确的三角形或者星型连接。3加深理解三相电动机的工作原理,组成结构。二 异步电机的基础理论2.1 三相异步电动机的结构三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机的基本结构是相同的，它们都由定子和转子这两大基本部分组成。图2.1.1所示为三相鼠笼式异步电动机结构图。236810121|1111|1吐图2.1.1 封闭式三相笼型异步电动机结构图1轴承；2前端盖；3转轴；4接线盒；5吊环；6定子铁心；7转子；8定子绕组；9机座；10后端盖；11风罩；12风扇（一）定子和转子（1）转子铁心是用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，套在转轴上，作用和定子铁心相同，一方面作为电 动机磁路的一部分，一方面用来安放转子绕组。（2）转子绕组 异步电动机的转子绕组分为绕线形与笼形两种，由此分为绕线转子异步电动机与笼形 异步电动机。 绕线形绕组 与定子绕组一样也是一个三相绕组，一般接成星形，三相引出线分别接到转轴上的三个与转轴绝缘的集 电阻或电动势以改机的运环上，通过电刷装置与外电路相连，这就有可能在转子电路中串接 行性能见图2.1.2：1集电环；2电刷；3变阻器图2.1.2 绕线形转子与外加变阻器的连接 笼形绕组 在转子铁心的每一个槽中插入一根铜条，在铜条两端各用一个铜环(称为端环)把 导条连接起来，称为铜排转子，如图2.1，3所示。也可用铸铝的方法，把转子导条和端环 风扇叶片用铝液一次浇铸而成，称为铸铝转子，如图2.1.4所示。100kW以下的异步电动机 一般采用铸铝转子。2.1.3铜排转子2.1.4铸铝转子2)定子。定子是用来产生旋转磁场的部分。三相异步电动机的定子主要由机座、定子铁 芯、定子绕组三部分组成。机座是由铸铁或铸钢制成，在机座内装有定子铁芯，铁芯是由互相绝缘的硅钢片叠 成。铁芯的内圆周表面冲有均匀分布的平行槽，在槽中放置了对称的三相绕组。 定子铁芯：定子铁芯是电动机磁路的一部分，由相互绝缘的厚度为0.5mm的硅钢 片叠压而成。定子铁芯硅钢片的内圆上冲有均匀分布的槽，槽内嵌放定子绕组，定子铁芯 结构和铁芯片形状如图2.1.5所示。(a)定子铁芯(b)铁芯片图2.1.5定子铁芯结构和铁芯片形状 定子绕组：定子绕组是电动机的电路部分，由三相对称绕组组成。定子绕组一般采用 聚酯漆包圆铜线或双玻璃丝包扁铜线绕制，按照一定的空间角度依次嵌入定子铁芯槽内， 绕组与铁芯之间垫放绝缘材料，使其具有良好的绝缘性能。三相异步电动机的定子绕组共有六个引线端，固定在接线盒内的接线柱上，按现行国 家标准规定，U1、VI、W1表示各相绕组的始端（首端），U2、V2、W2表示末端。旧标准 用 D1、D2、D3、D4、D5、D6 表示绕组的始末端。三相异步电动机定子绕组在机座接线盒 内的接线次序如图 2.1.6 所示。定子绕组有星形和三角形两种接法。为了便于接线，将三相绕组的六个出线端引到接 线盒中。若把U2、V2、W2接在一起，U1、VI、W1分别接到电源的LI、L2、L3各相电源上, 电动机就为星形接法，如图2.1.6 （a）所示。如把U1和W2、V1或U2、W1和V2接在一起, 再从三个连接端处分别接到电源 L1、L2、L3 各相电源上，就是三角形接法，如图 2.1.5（b）所示。实际接线时究竟采用哪一种接法，要根据电动机绕组的额定电压和电源的电 压来确定。V2v/Wv 上 1/YYV0J1 c IXV2L2V2uc1JW IW2LJ2V2oLJ 1AV 1 走于统组厶磁图2.1.6三相异步电动机绕组接线 机座：机座是电动机用于支撑定子铁芯和固定端盖的。机座通常为铸铁件，大型异 步电动机机座一般用钢板焊成，微型电动机的机座采用铸铝件。封闭式电机的机座外面有 散热筋以增加散热面积，防护式电机的机座两端端盖有开封孔，是电动机内外的空气可直接对流，以利于散热。图2.2.5三相定子绕组AX、BY、CZ（二） 其他附件1.端盖：支撑作用。2.轴承：连接转动部分与不动部分。3.轴承端盖：保护轴承。4.风扇： 冷却电动机。2.2 三相交流电机旋转磁场的产生三相绕组在空间互隔 120排列，现向三相绕组中分别列入三相电流Iu、Iv、Iw 则每个绕组都会产生一个按正弦变化的磁场。分析五个瞬间的合成磁场。为分 析方便，规定：电流为正值时，由绕组的首端流入，从尾端流出。（一） 基本原理为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示实验，如图 2.2.1 所示磁铁:N5闭合 线圈图 2.2.1 异步电动机工作原理当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，鼠笼式导体切割磁力线而在其内部 产生感应电动势和感应电流。感应电流又使导体受到一个电磁力的作用，于是导体就沿磁 铁的旋转方向转动起来，这就是异步电动机的基本原理。二) 旋转磁场(1) 图2.2.2表示最简单的三相定子绕组AX、BY、CZ，它们在空间按互差120。的规律 对称排列。并接成星形与三相电源 U、V、W 相联。则三相定子绕组便通过三相对称电流： 随着电流在定子绕组中通过，在三相定子绕组中就会产生旋转磁场。i = I sinrntUmT时，称为长距绕组。实际应用中，常采用短距和整距绕组，长距绕组一般不采用，因其端部较长，用钢量 较多。(4) 机械角度和电角度一个圆周所对应的几何角度为3600角度就称为机械角度。而从电磁方面来看，导体每 经过一对磁极N、S,电势就完成一个交变周期。对于4电机，P=2这时导体每旋转一周要经过两对磁极，对应的电角度为2x3600= 7200,若电机有P对极，贝V：电角度=PX机械角度（5）每极每相槽数qZ每极每相槽数q是指每相绕组在每个磁极下占的槽数，可由下式计算：q二 ,2 pm式中m相数。q个增所占的区域称为一个相带。通常情况下三相异步电动机每个磁极下可按相数 分为3个相带，因一个磁极对应的电角度为1800，故每个相带占有电角度为600称为600 相带。（6）相距角a 槽距角是指相邻的两个槽之间的电角度。可由下式计算：a二360PZ1（7）极相组 极相组是指一个磁极下属于同一相的线圈按一定方式串联成的线圈组。 2交流绕组的基本要求三相异步电动机交流绕组的构成主要从设计制造和运行两方面考虑。绕组的型式有多 种多样，具体要求为：（1）在一定的导体数下，绕组的合成电势和磁势在波形上应尽可能为正弦波，在数 值上尽可能大，而绕组的损耗要小，用钢量要省。（2）对三相绕组，各相的电势和磁势要求对称而各相的电阻和电抗都相同。为此必 须保证各绕组所用材料、形状、尺寸及匝数都相同且各相绕组在空间的分布应彼此相差1200 电角度。（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。三相交流绕组在槽内嵌放完毕后共有6个出线端引到电动机机座上的接线盒内。高压 大、中型容量的异步电动机三相绕组一般采用星形接法；小容量的异步电动机三相绕组一 般采用三角形接法。3三相交流绕组的分布、排列与连接要求 三相异步电动机交流绕组的作用是产生旋转磁场，要求交流绕组是对称的三相绕组， 其分布、排列与连接应按下列要求进行：（1）各相绕组在每个磁极下应均匀分布，以达到磁场的对称。为此先将定子槽数按 极数均分，每一等分代表180电角度（称为分极）；再把每极下的槽数分为3个区段（相 带），每个相带占60电角度（称为分相）。（2）各相绕组的电源引出线应彼此相隔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应相同，而在异性磁极下的电流方向相反。(4) 同相线圈之间的连接应顺着电流方向进行。4交流绕组的分类 按槽内层数来分，可分为单层绕组、双层绕组和单双层混合绕组；按每极每相所占的 槽数来分，可分为整数槽绕组和分数槽绕组；按绕组的结构形状来分，可分为链式绕组、 交叉式绕、同心式绕组、叠绕组和波绕组等。三 电机绕组的嵌线3.1 绕线工具1. MTL-1 电机装置MTL-1 电机装置用于对我们重装的电动机进行空载测试兆欧表用于测量电动机对地的绝缘电阻及检测电动机是否有漏电现象。手摇式兆欧表 主要由手摇发电机和表头两部分组成。如图 (4)，手摇发电机可产生测量用电压，指针式 表头可指示出被测设备的绝缘电阻值。表头内的线框上装有两个互成角度的线圈，其中一 个线圈的电流直接来自发电机，另一个线圈的电流也是来自发电机，但中间要经过被测物 体。兆欧表的工作原理如图(5),其上有三个接线端子：L、E和G。L端子接被测物体；E 端子接地；G端子为保护环。在测电动机的对地绝缘电阻时，其导电部位与L端子相接， 接地线或设备的外壳、基座等，与E端子相接。2. 划线板 在下线时可用划线板沿着槽口并顺着金属丝的方向轻轻向下划，使金属丝一点一点进 入槽口。)划线板3. 压线板。压线板是将已下入槽内的漆包线压实，压平线圈的专用工具。其形状如下图，一般的 压线板的压脚宽度为槽上部宽度减去0.60.7cm为宜，压脚尺寸要合适，以便于封合槽 口。当金属丝完全进入槽口后，用压线板使绝缘纸包住金属丝，将压线板压在绝缘纸上沿着槽口向里慢慢推使绝缘纸包住金属丝。(压线板)4. 绕线机绕线机是用来绕制电动机线圈和计数线圈匝数的专用工具.如下图所示手摇绕线机3.2 绝缘材料与制作槽楔1）放置槽绝缘将已裁剪好的槽绝缘纸纵向摺成U 形插入槽中，绝缘纸光面向里，便于向槽内嵌线。2）线圈的整理1缩宽 用两手的拇指和食指分别拉压线圈直线转角部位，将线圈宽度压缩到能进入定子内膛 而不碰触铁心。也可将线圈横立并垂直于台面，用双手扶着线圈向下压缩。2扭转 解开欲嵌放线圈有效边的扎线，左手拇指和食指捏住直线边靠转角处，同样用右手指 捏住上层边相应部位，将两边同向扭转，使线圈边导线扭向一面。图3.2.1 线圈的捏扁梳理示意3.捏扁右手指边捏边向下搓，使下层边梳理成扁平的刀状,见图3.2.1所示。如扁平度不够可多搓捏几次。3）沉边 （或下层边）的嵌入右手将搓捏扁后的线圈有效边后端倾斜靠向铁心端面槽口，左手从定子另一端伸入接 住线圈，如图3.2.2所示。双手把有效边靠左段尽量压入槽口内，然后左手慢慢向左拉动， 右手既要防止槽口导线滑出，又要梳理后边的导线，边推边压，双手来回扯动，使导线有图 3.2.2 下层边的嵌线方法4）浮边（或上层边）的嵌入嵌过若干槽的沉边（或下层边）后，由嵌线规律得知，就要嵌入浮边，当嵌入第一个 浮边后，以后再嵌入的线圈就能进行整嵌，而不用吊边。在浮边嵌入前要把此边略提起， 双手拉直、捏扁理顺，并放置槽口。再用左手在槽左端将导线定于槽口，右手用划线片反 复顺槽口边自左向右划动，逐一将导线劈入槽内。在槽内导线将满时，可能影响嵌线的继 续进行，此时，只要用双拇指在两侧按压已入槽的线圈端部，接着划线片通划几下理顺槽 内导线，把余下的导线又可划入槽内。也可将压线条从一侧捅入并出到另一侧，再用双拇 指在两侧按压压线条两端，按压后抽出压线条，接着余下的导线又可顺利地划入槽内。上层边的嵌入与浮边雷同，只是在嵌线前先用压线块在层间绝缘上撬压一遍，将松散 的导线压实，并检查绝缘纸的位置，然后再开始嵌入上层边。5）封槽口 导线嵌入槽后，先用压线块或压线条将槽内的导线压实，方可进行封口操作。3.3 链式绕组嵌线Z=24, P=2, q=2,a = 30其线圈分布如下表：AZBXCY1、23、45、67、89、1011、1213、1415、1617、1819、2021、2223、24链式绕组按嵌一空一，吊把3的原则下线。进行下一槽封一槽。先下第6槽空1槽，再下第8槽空3槽然后按图下下线，然后依次下第10、5、12、7、14 9、16、11、18、13、20、15、22、17、24、19、2、21、4、23，最后在下第1、第3槽， 然后每相的磁极进行绝缘处理。32& 7 G S 范6 r力 321 24 圉t *齐始几个元件要吊把*吊扌巴线 弭嬢找：搐弓I出线按要求接V 6.潯漆*卓干*试车各相绕组接线示意图如下所示：三相异步电动机单层链式绕组画图步骤（1） 划槽S w1988Nv2 u1 w2 v15)U 相线圈V 相线圈W 相线圈1 极相组之间的连接U 相绕组W 相绕组U、V、W 相绕组电机绕组下线实物图