发电机专题- 三相交流电机绕组

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接上篇：发电机专题-三相交流发电机结构

在“交流电机绕组”课件中介绍了交流电机绕组的基础知识，介绍了单相电机的绕组，在本课件介绍三相交流电机的绕组。

三相交流电机绕组构成基础

大家知道三相交流发电机产生感应电动势与三相交流电动机产生旋转磁场都来自电机中的一个重要部件，就是电机的绕组。

对三相交流电机绕组的基本要求是：

三相交流发电机产生的电动势波形与三相交流电动机的磁场必须接近正弦波，要达到需要的幅值。

三相绕组产生的电动势或磁场必须对称，各绕组的电阻，电抗要平衡。

绕组的铜耗要小，用铜量要小。

绝缘要可靠，机械强度高，易散热，易制造。

三相交流电机中具体的绕组构成主要依据以下几个数据：

磁极对数p 磁极对数p的电机的磁极个数为2p。例如1对磁极的电机在每秒50周的三相交流电产生的旋转磁场为每分钟3000转，2对磁极的电机在每秒50周的三相交流电产生的旋转磁场为每分钟1500转。

极距τ 每个极所占的宽度（用槽数计量）， τ=Z/2p Z为定子的总槽数，

相带q 每个极下每相所占的宽度（用槽数计量）， q=Z/2pm m为相数。

例如：对于一台总槽数为24，有2对磁极的三相电机，其极距为6，相带为2。

采用相带划分法来设计绕组是一种基本的方法，简单易行，主要步骤为：

1. 首先确定电机的相数，电机的极数，确定绕组的形式

2. 绘出有所有槽的圆图，

3. 计算每极与每相的槽数

4. 计算极距与节距

5. 划分相带

6. 连接端部，构成线圈

7. 连接线圈，构成绕组

对于较复杂的绕组需其他方法，下面用相带划分法分析两个三相电机的例子。

三相交流电机绕组构成

2极6槽单层三相绕组

最简单的是2极6槽三相绕组，在“三相交流发电机原理模型”课件中就是这种绕组，是最基本的绕组模式。其极距是3，相带宽度是1。

设1、2、3槽为N极，4、5、6槽为S极（这里的极并非具体磁场的南北极），每极下有3个相带，在N极与S极下的同一个相带的槽连成线圈，相邻相带的绕向应相反。见图1,图中浅蓝色线圈是U相绕组，绿色线圈是V相绕组，红色线圈是W相绕组。

图1--2极6槽单层链式绕组展开

2极12槽单层链式三相绕组

6槽电机的铁芯利用率太低，仅用于讲解原理，较适用的三相电机至少是12槽，下面介绍一个2极12槽三相电机的单层链式绕组。

简单的计算得到该电机的极距是6，相带宽度是2。图2是2极12槽三相电机的圆图，设1至6槽为N极，7至12槽为S极。

在N极与S极下各有U、V、W三个相带，把N极与S极下的同一个相带的槽连成线圈。槽1与槽8为一个线圈，槽1为首端，槽2与槽7为一个线圈，槽2为首端，两线圈首尾相连接，组成U相绕组，保证同一绕组的各个有效边在同性极下的绕向相同（电流方向相同），而在异性磁极下的的绕向则相反。V相绕组与W相绕组按相同方法连接组成。

相邻相带的线圈绕向相反，见图2。

各相绕组的电源引出线（或）应相隔120度的电角度，在2极电机中电角度与机械角度相同，为120度，选取2槽为U1端、选取10槽为V1端、选取6槽为W1端；那么8槽为U2端、4槽为V2端、12槽为W2端。

图2--2极12槽单层链式绕组圆图

图3是2极12槽单层链式绕组展开图。图中浅蓝色线圈是U相绕组，绿色线圈是V相绕组，红色线圈是W相绕组。

图3--2极12槽单层链式绕组展开图

在“三相交流发电机模型”课件中有2极12槽单层链式绕组的立体图与绕组下线过程示意图，并附有动画。

在后面继续介绍几个三相绕组的展开图，就不再作分析了。

2极12槽单层同心三相绕组

在交流电机绕组课件中介绍过单层同心式绕组，图4是2极12槽单层同心三相绕组的展开图。

图4--2极12槽单层同心三相绕组

2极18槽单层交叉三相绕组

图5是2极18槽单层交叉三相绕组的展开图。

图5--2极18槽单层交叉三相绕组

2极18槽单层同心交叉绕组

图6是2极18槽单层同心交叉三相绕组的展开图。

图6--2极18槽单层同心交叉绕组

2极12槽双层叠绕三相绕组

在交流电机绕组课件中介绍过双层叠绕三相绕组，图7是2极12槽双层叠绕三相绕组的展开图。

为简化复杂的图形，在双层绕组中的线圈采用单框来表示。

图7--2极12槽双层叠绕三相绕组

2极18槽双层叠绕三相绕组

图8是2极18槽双层叠绕三相绕组的展开图。

图8--2极18槽双层叠绕三相绕组

4极24槽双层叠绕三相绕组

图9是4极24槽双层叠绕三相绕组的展开图。

图9--4极24槽双层叠绕三相绕组

三相交流电机绕组的连接

三相交流电动机一般把三个绕组的6个首、尾端引到机壳的接线盒内，与6个接线柱相连。在接线盒内相互连接并与机外三相电源连接。主要有星形连接与三角形连接。

星形连接又称为Y形连接，图10左图是3个绕组的星形接法，用螺旋线圈代表绕组。右图是接线盒内的接线板，板上有6个接线柱W2、U2、V2、U1、V1、W1，把W2与U2与V2用短接片连接起来（连接点称为中性线N），U1、V1、W1分别与机外A、B、C三相电源连接。

图10--三相绕组星形接法

三角形连接又称为Δ形连接，图11左图是3个绕组的三角形接法，右图是接线盒内的接线板，板上有6个接线柱W2、U2、V2、U1、V1、W1。把W2与U1用短接片连接起来，并作为机外A相电源输入端；把U2与V1用短接片连接起来，并作为机外B相电源输入端；把V2与W1用短接片连接起来，并作为机外C相电源输入端。

图11--三相绕组三角形接法

具体采用哪种连接方法，要依照电机铭牌上标注的接法进行连接。

大多数三相交流电动机采用三角形接法，但有的电动机铭牌上标有“电压380V/220V”与“接法Y/Δ”，说明在电源的线电压为380V时，采用Y形连接；当电源的线电压为220V时，采用Δ形连接。

功率较大的三相异步电动机起动电流大，为避免对电网的过大冲击，多采用“Y-Δ”起动，在起动时采用Y型接法，起动电流较小，待电动机转速接近额定转速时再改为Δ型接法。

三相交流发电机一般采用星形接法直接引出机外。