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三相异步电动机修理时定子绕组节距的确定

发布时间:2018-02-11 22:57:00 点击:    

 
 

无锡伯顿起重电机2018年2月11日讯 三相异步电动机的定子绕组是非常重要的部件,也是极易出现故障的部件,因而三相异步电动机修理的大部分工作量是对定子绕组的修理。绕组修理质量的好坏,对电动机的性能有很大的影响。


异步电动机绕组的种类结构复杂多样,主要分单层绕组和双层绕组,而双层绕组的节距比较容易确定,单层绕组中的整距绕组、同心式绕组、单链绕组的节距也是比较容易确定的。但单层交叉链式绕组的节距如何确定,在一般文献中都均未介绍。因此,对于交叉链式绕组的节距,一般人都觉得比较难以确定。


本文介绍在长期的电机修理和实践教学中摸索出的一个规律。为了能解释清楚绕组节距的计算方法,先明确一些有关电动机定子绕组的名词术语。


电动机定子绕组名词术语


1、绕组


线圈是以绝缘导线按一定形状绕制而成的。线圈可由一匝或多匝组成;多个线圈构成一组单元称为线圈组;由多个线圈或线圈组构成一相或整个电磁电路的组合统称为绕组。因此线圈是电动机绕组的基本元件,绕组是电动机电磁部分的主要部件。


线圈的直线部分称为有效边,是嵌入铁心槽内作为电磁能量转换的部分,两端部伸出铁心槽外,其楞角部分不能直接转换能量,仅起连接两个有效边的桥梁作用。


2、极相组数


极相组数是对三相交流电动机而言的。凡是一相中形成同一个磁极的线圈(一个或多个)为一组叫极相组,也称线圈组。


3、每极每相槽数q


每相绕组在每个磁极下所占有的槽数称为每极每相槽数。


4、极距f


绕组的极距是指每个磁极所占圆周表面的距离。对交流电动机而言,一般常指铁心相邻两磁极中心所跨占的槽距,以槽数表示。则交流电动机的极距f等于定子槽数z与磁极数p的比值,即f=z/2p。


5、节距y


节距是指单个线圈两有效边所占的槽数。例如y=6,即线圈两有效边相隔6槽,就是两有效边分别嵌在第1槽和第7槽。


定子绕组节距的确定


1故障的发现


电动机在运行的过程中,因某些原因会在机械部分或电气部分发生故障,造成电动机不能正常工作,严重者甚至会烧坏电动机。在修复电动机过程中,因某些原因也会造成电动机故障。电动机的故障是多种多样的。


在实际工作中,要迅速正确地排除故障,首先必须迅速正确地找出故障原因和故障点。


就电气方面而言,电动机的故障现象主要有:

  • 三相异步电动机的单相运行;

  • 电动机的V形接线运行;

  • 定子绕组的接地;

  • 定子绕组匝间或相间短路等。


以上这些故障除了定子绕组电源进线外部有断线外,其余的问题都出在定子绕组内部的断线、短接等。不管是绕组内部断线还是短接,都需要修理定子绕组,而修理定子绕组最方便可靠的方法是重绕定子绕组。


重绕定子绕组,主要的方法是根据电机原有定子绕组的数据进行,也可根据铭牌型号查有关技术资料确定新绕组数据。


2绕组重绕步骤


电机有铭牌或有旧绕组,当给电机换上新绕组时,只要按原来绕组技术数据进行修理,修复后的性能基本上与原来性能相接近。

在没有原始数据,即确定空壳电机绕组技术数据时,一般有两种方法:

  • 一种是测出电机定子铁心的长度和内径,再根据定子和转子铁心槽数及结构形式,查阅与此相接近的电机型号,并以此电机型号的绕组技术数据(如匝数、线径等)去修理;

  • 另一种方法是对电机绕组进行重新计算。

计算步骤如下:

  1. 测量所需数据:定子铁心内径、定子铁心长度、定子铁心轭高、定子铁心齿宽,测算定子槽面积、定子和转子铁心槽数,定子和转子间气隙。

  2. 确定电机极对数。

  3. 选择气隙磁密。

  4. 计算每相绕组匝数。

  5. 计算绕组导体截面积。

  6. 选择绕组的种类。

  7. 确定绕组节距。


3绕组种类的选择


三相异步电动机绕组的种类结构复杂多样,主要分双层绕组和单层绕组。


双层绕组的优点是可以选择最有利的节距,使异步电动机的旋转磁场波形更接近于正弦波,所有线圈具有同样的形状和尺寸,便于制造,可以组成较多的并联支路。缺点是嵌线比较困难。所以双层绕组一般在容量较大(10kW以上)的三相异步电动机中使用。


单层绕组的优点是结构简单,嵌线比较方便,槽的利用率较高。最大的缺点是产生的磁场和电势波形较差,从而使电机铁耗和噪音都较大,起动性能不良,故多用于小容量的三相异步电动机。对于单层绕组根据其结构形状又可分为单层链式、单层同心式、单层交叉链式绕组等。


单层链式绕组是由相同节距的线圈组成的,其结构特点是绕组线圈一环套一环,形如长链。优点是线圈大小一样,只需做一个模板;缺点是由于线圈相互叠起来,端部整形比较困难。因此,单层链式绕组一般在每极每相槽数q<3的电机中选用。


同心式绕组的结构特点是:各相绕组均由不同节距的同心线圈经适当连接而成。优点是线圈同心布置,端部不需重叠,因此端部容易整形;缺点是要制作多个模板。因此,同心绕组一般用于q>3的偶数状况下。


单层交叉链式绕组实质上是同心式绕组和链式绕组的一个综合。由于采用了不等距的线圈,它比同心式绕组的端部短,且便于布置。单层交叉链式绕组主要用于q=奇数的四极或二极小型三相异步电动机定子中。


4绕组节距的确定


交流电动机绕组由于极相组由多个线圈构成,又因有些电动机的极相组的分布设计不同,绕组节距就不能单凭一个线圈而定,应按极相组相邻两极的槽中心距来定。


绕组的节距可以根据需要来选择。对于双层绕组,为了改善旋转磁通势的波形及改善电动机的性能,一般选最有利的节距为y=(5/6)f。单层链式绕组一般是整距绕组,即y=f。同心式绕组的节距一般是先确定每极每相槽数,然后将相邻磁极下同相绕组按同心式从外向里排列。


当每极每相槽数为q>2的奇数时,单链绕组无法排列,必须采用单双圈的交叉链式绕组,即同一极相组的线圈分别折向两边。因此,这种绕组有两个节距,且绕组节距没有理论公式可确定。通过长期的实践得出以下经验:

即先将每极每相槽数q拆成两组,一组为q′,另一组为q′′,且q=q′+q′′。注意这二组数据中一个为单数,另一个为双数。然后它们相应的节距分别为y′=f-(q-q′),y′′=f-(q-q′′)。

例如:一台四极36槽三相交流异步电动机,其定子绕组采用交叉链式绕组,其节距计算如下:

f=z/2p=36/4=9  

q=z/2pm=36/(4×3)=3


拆分成q′=1,q′′=2,则y′=9-(3-1)=7,y′′=9-(3-2)=8。

即每极每相绕组中一个线圈的绕组节距为7(1~8),而两个线圈的绕组节距为8(1~9)。具体分布如图1所示。

 
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