基于三相交流繞組的布線與研究

王　恒，張　揚(yáng)，萬玉吉

（南陽農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，河南南陽　473000）

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基于三相交流繞組的布線與研究

王恒，張揚(yáng)，萬玉吉

（南陽農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，河南南陽473000）

摘要：三相交流繞組是電機(jī)設(shè)計(jì)及電機(jī)維修人員必須掌握的技術(shù)環(huán)節(jié)。為了掌握其布線規(guī)律，從參數(shù)的設(shè)計(jì)→劃分電流的瞬時(shí)方向→一相繞組最佳形式的確定→畫三相布線圖，形象直觀地研究了三相交流繞組的形成過程。在畫布線圖的過程中，只要遵守布線圖的四點(diǎn)原則，就能設(shè)計(jì)出最佳的三相交流繞組。

關(guān)鍵詞：極距；節(jié)距；相帶；槽距角

0　引言

三相交流繞組在實(shí)際中應(yīng)用非常廣泛，如三相電動(dòng)機(jī)中，三相發(fā)電機(jī)中，三相起動(dòng)機(jī)中……都離不開三相交流繞組。由于三相交流繞組是電機(jī)的核心部分，布線技術(shù)復(fù)雜又極易燒壞，為此，以3相4極36槽為例來研究三相交流繞組的布線原則，以滿足電機(jī)設(shè)計(jì)及維修人員的工作需要。

1　設(shè)計(jì)參數(shù)

在三相交流繞組的布線之前，必須掌握極距、節(jié)距、槽距、相帶、相位差這五個(gè)參數(shù)[1]。

1.1設(shè)計(jì)極距（τ）

三相交流繞組通入三相交流電后，會(huì)形成N、S、……這樣的多對(duì)磁極，這些磁極會(huì)朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，就形成了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。相鄰兩磁極中心線之間所占有的槽數(shù)叫極距（τ），那么，3相4極 36槽交流繞組的極距為τ=Z∕2P =36∕2×2=9（槽），其中，Z為槽數(shù)，P為磁極對(duì)數(shù)。

1.2設(shè)計(jì)槽距角（α）

一對(duì)磁極（N、S）所形成的電角度為360°，當(dāng)電機(jī)有P對(duì)磁極時(shí)所形成的電角度為P×360°。

相鄰兩槽中心線之間的電角度叫槽距角（α），那么，3相4極36槽交流繞組所形成的槽距角α=P×360°/Z=2×360°/36°=20°。

1.3設(shè)計(jì)相帶（Q）

每個(gè)極距中的每相繞組所占有的槽數(shù)叫相帶（Q）[2]，那么，3相4極36槽交流繞組的相帶為Q=τ/3=9/3=3（槽）。

1.4設(shè)計(jì)相位差（△?）

三相交流繞組分別用U、V、W表示，它們的首端U1、V1、W1依次相隔的槽數(shù)叫相位差（△φ），由電工理論知，三相交流電源電壓的相位差為120°電角度，這就要求三相交流繞組也要與之對(duì)應(yīng)，那么，3相4極36槽交流繞組的相位差為△φ=120°/α=120°/20°=6(槽)。

1.5設(shè)計(jì)節(jié)距（Y）

一個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊所間隔的槽數(shù)叫節(jié)距（Y），例如，一個(gè)線圈的左邊在第3槽，右邊在第11槽，則該線圈的節(jié)距為Y=11－3=8（槽）。

不同的電機(jī)，節(jié)距不同，這是由電機(jī)的槽數(shù)、極數(shù)等條件決定，設(shè)計(jì)時(shí)需要先畫出多種布線圖之后，再結(jié)合布線的第四點(diǎn)原則，經(jīng)分析后才能得出線圈的最佳節(jié)距。

2　劃分電流的瞬時(shí)方向

2.1劃分極距（τ）

①先畫出Z槽，并標(biāo)上槽號(hào)；

②劃分出各極距，并標(biāo)上N、S……名稱，那么，3相4極36槽交流繞組的各極距如圖1。

圖1　劃分極距

2.2劃分各相帶

把各極距劃分成三等分，并按U－W－V的規(guī)律標(biāo)出各相帶的名稱，那么，3相4極36槽交流繞組的各相帶如圖2。

2.3標(biāo)出電流的瞬時(shí)方向

由電工理論知，N極距與S極距各槽中電流方向總是相反，故按N極距中電流方向朝里，S極距中電流方向朝外的規(guī)律標(biāo)出各槽中電流的瞬時(shí)方向[3]，那么，3相4極36槽交流繞組各槽中電流瞬時(shí)方向如圖3。

圖2　劃分相帶

圖3　標(biāo)出電流瞬時(shí)方向

3　畫布線圖

布線圖包括端線圖和展開圖，特別是端線圖，它是往定子槽中下線的主要參考。

3.1布線原則

理論與實(shí)踐證明，各相繞組的布置應(yīng)符合四條原則[4-5]：①同名相帶中布置同相線圈；②每個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊要分別布置在N極與S極面下；③同相所有線圈要串聯(lián)，且要符合電流的瞬時(shí)方向；④線圈的節(jié)距以最短為好，以便節(jié)省銅線?；谶@四條原則，便可確定出三相交流繞組的最佳布線形式、接線規(guī)律和線圈節(jié)距。

3.2任意一相繞組的布線形式

先按照各相繞組布置原則中的①、②、③，畫出3相4極36槽交流繞組中任意一相繞組的端線圖和展開圖，如圖4，它有4種形式。

圖4（a）為同心式繞組1，形成兩組；圖4（b）為同心式繞組2，形成四組；圖4（c）為鏈?zhǔn)嚼@組1，形成兩組；圖4（d）為鏈?zhǔn)嚼@組2（也叫交叉式繞組），形成四組。把這四種形式的節(jié)距進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表1。

再按照原則④進(jìn)行分析，顯然，同心式2和鏈?zhǔn)?總節(jié)距最短，這就是最佳布線形式，這兩種形式在實(shí)際中都可采用。

圖4　任意一相繞組的布線形式

表1　各繞組形式的總節(jié)距

3.3三相繞組的端線圖

前面我們介紹了三相交流繞組的布線原則，分析出了3相4極36槽交流繞組的最佳形式，下面來介紹它的端線圖。

3.3.1同心式2的端線圖

①當(dāng)3相4極36槽交流繞組采用同心式2時(shí)，在符合電流瞬時(shí)方向的原則下，對(duì)各組連線，其中一相繞組連線如圖5（a）。由此，總結(jié)出一相繞組的接線規(guī)律：反串連接，即組與組之間是頭接頭，尾接尾的連接；線圈節(jié)距：大組是Y1=7、Y2=9，小組是Y=7。

②由于三相繞組的結(jié)構(gòu)是完全一樣的，為此，先確定出U相繞組（U1在第2槽），然后，旋轉(zhuǎn)120°電角度就得到V相（V1在第8槽），最后，再旋轉(zhuǎn)120°電角度就得到W相（W1在第14槽），本例中，U1、V1、W1依次相差6槽，如圖5（b）是形成的端線圖，它能形象地反映出三相繞組的所有信息。

3.3.2鏈?zhǔn)?的端線圖

當(dāng)3相4極36槽交流繞組采用鏈?zhǔn)?時(shí)，在符合電流瞬時(shí)方向的原則下，對(duì)各組連線，其中一相繞組連線如圖6 （a），由此，總結(jié)出一相繞組的接線規(guī)律：反串連接，即組與組之間是頭接頭，尾接尾的連接；線圈節(jié)距：大組是Y=8，小組是Y=7。

與3.3.1同理，它的端線圖如圖6（b）。

圖6　鏈?zhǔn)?的端線圖及連線

4　三相繞組的下線

不論三相繞組采用同心式2，還是采用鏈?zhǔn)?，都可采用三平面下線法，即下完U相線圈，再下V相線圈，最后下W相線圈，其下線工藝可參考其他資料。

5　結(jié)束語

當(dāng)系統(tǒng)地掌握了定子繞組的四條布線原則之后，對(duì)繞組的形式、接線規(guī)律和線圈節(jié)距這三個(gè)要素就有了一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)，于是，對(duì)其他電機(jī)的研究也就順理成章了。

參考文獻(xiàn)：

［1］包玉華.電工學(xué)［M］.北京：北京煤炭工業(yè)出版社，1992.

［2］賈大義.常用電機(jī)原理與設(shè)計(jì)［M］.北京：北京輕工業(yè)出版社，1996.

［3］楊天明.電動(dòng)機(jī)繞組維修技術(shù)［M］.北京：北京化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

［4］黃永銘.電動(dòng)機(jī)與變壓器［M］.北京：高等教育出版社，1993.

［5］松柏.電動(dòng)機(jī)修理技術(shù)［M］.北京：北京科學(xué)技術(shù)出版社，1994.

(編輯：向飛)

AC Windings Groups the Three-Phase Based on the Winding and Research

WANG Heng，ZHANG Yang，WAN Yu-Ji
（Machinery& Electric Institute，Nan Yang Agriculture College，Nanyang473000，China）

Abstract:Three-phase AC windings groups which is technological link is grasped by machine maintenance personnel. In order to grasp the three-phase AC windings groups of winding discipline，from designing parameter,dividing the instantaneous direction of electric current，defining the best formation of one phase and drawing three-phase wiring diagram,it researches vividly the formal process of three-phase AC windings groups.In the process of painting wiring diagram,it can be designed best Three-Phase AC as follow four principles of wiring diagram.

Key words:pole pitch；pinch；phase belt；flute pitch angle

作者簡(jiǎn)介：第一王恒，男，1972年生，河南鎮(zhèn)平人，中級(jí)實(shí)訓(xùn)教師。研究領(lǐng)域：機(jī)電與汽車維修。

收稿日期：2015－05－28

DOI:10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2015. 11. 036

中圖分類號(hào)：TM303.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009－9492 ( 2015 ) 11－0141－04