基于三相交流绕组的布线与研究

王　恒，张　扬，万玉吉

（南阳农业职业学院，河南南阳　473000）



基于三相交流绕组的布线与研究

王恒，张扬，万玉吉

（南阳农业职业学院，河南南阳473000）

摘要：三相交流绕组是电机设计及电机维修人员必须掌握的技术环节。为了掌握其布线规律，从参数的设计→划分电流的瞬时方向→一相绕组最佳形式的确定→画三相布线图，形象直观地研究了三相交流绕组的形成过程。在画布线图的过程中，只要遵守布线图的四点原则，就能设计出最佳的三相交流绕组。

关键词：极距；节距；相带；槽距角

0　引言

三相交流绕组在实际中应用非常广泛，如三相电动机中，三相发电机中，三相起动机中……都离不开三相交流绕组。由于三相交流绕组是电机的核心部分，布线技术复杂又极易烧坏，为此，以3相4极36槽为例来研究三相交流绕组的布线原则，以满足电机设计及维修人员的工作需要。

1　设计参数

在三相交流绕组的布线之前，必须掌握极距、节距、槽距、相带、相位差这五个参数[1]。

1.1设计极距（τ）

三相交流绕组通入三相交流电后，会形成N、S、……这样的多对磁极，这些磁极会朝一个方向旋转，就形成了旋转磁场。相邻两磁极中心线之间所占有的槽数叫极距（τ），那么，3相4极 36槽交流绕组的极距为τ=Z∕2P =36∕2×2=9（槽），其中，Z为槽数，P为磁极对数。

1.2设计槽距角（α）

一对磁极（N、S）所形成的电角度为360°，当电机有P对磁极时所形成的电角度为P×360°。

相邻两槽中心线之间的电角度叫槽距角（α），那么，3相4极36槽交流绕组所形成的槽距角α=P×360°/Z=2×360°/36°=20°。

1.3设计相带（Q）

每个极距中的每相绕组所占有的槽数叫相带（Q）[2]，那么，3相4极36槽交流绕组的相带为Q=τ/3=9/3=3（槽）。

1.4设计相位差（△ϕ）

三相交流绕组分别用U、V、W表示，它们的首端U1、V1、W1依次相隔的槽数叫相位差（△φ），由电工理论知，三相交流电源电压的相位差为120°电角度，这就要求三相交流绕组也要与之对应，那么，3相4极36槽交流绕组的相位差为△φ=120°/α=120°/20°=6(槽)。

1.5设计节距（Y）

一个线圈的两个有效边所间隔的槽数叫节距（Y），例如，一个线圈的左边在第3槽，右边在第11槽，则该线圈的节距为Y=11－3=8（槽）。

不同的电机，节距不同，这是由电机的槽数、极数等条件决定，设计时需要先画出多种布线图之后，再结合布线的第四点原则，经分析后才能得出线圈的最佳节距。

2　划分电流的瞬时方向

2.1划分极距（τ）

①先画出Z槽，并标上槽号；

②划分出各极距，并标上N、S……名称，那么，3相4极36槽交流绕组的各极距如图1。

图1　划分极距

2.2划分各相带

把各极距划分成三等分，并按U－W－V的规律标出各相带的名称，那么，3相4极36槽交流绕组的各相带如图2。

2.3标出电流的瞬时方向

由电工理论知，N极距与S极距各槽中电流方向总是相反，故按N极距中电流方向朝里，S极距中电流方向朝外的规律标出各槽中电流的瞬时方向[3]，那么，3相4极36槽交流绕组各槽中电流瞬时方向如图3。

图2　划分相带

图3　标出电流瞬时方向

3　画布线图

布线图包括端线图和展开图，特别是端线图，它是往定子槽中下线的主要参考。

3.1布线原则

理论与实践证明，各相绕组的布置应符合四条原则[4-5]：①同名相带中布置同相线圈；②每个线圈的两个有效边要分别布置在N极与S极面下；③同相所有线圈要串联，且要符合电流的瞬时方向；④线圈的节距以最短为好，以便节省铜线。基于这四条原则，便可确定出三相交流绕组的最佳布线形式、接线规律和线圈节距。

3.2任意一相绕组的布线形式

先按照各相绕组布置原则中的①、②、③，画出3相4极36槽交流绕组中任意一相绕组的端线图和展开图，如图4，它有4种形式。

图4（a）为同心式绕组1，形成两组；图4（b）为同心式绕组2，形成四组；图4（c）为链式绕组1，形成两组；图4（d）为链式绕组2（也叫交叉式绕组），形成四组。把这四种形式的节距进行统计，如表1。

再按照原则④进行分析，显然，同心式2和链式2总节距最短，这就是最佳布线形式，这两种形式在实际中都可采用。

图4　任意一相绕组的布线形式

表1　各绕组形式的总节距

3.3三相绕组的端线图

前面我们介绍了三相交流绕组的布线原则，分析出了3相4极36槽交流绕组的最佳形式，下面来介绍它的端线图。

3.3.1同心式2的端线图

①当3相4极36槽交流绕组采用同心式2时，在符合电流瞬时方向的原则下，对各组连线，其中一相绕组连线如图5（a）。由此，总结出一相绕组的接线规律：反串连接，即组与组之间是头接头，尾接尾的连接；线圈节距：大组是Y1=7、Y2=9，小组是Y=7。

②由于三相绕组的结构是完全一样的，为此，先确定出U相绕组（U1在第2槽），然后，旋转120°电角度就得到V相（V1在第8槽），最后，再旋转120°电角度就得到W相（W1在第14槽），本例中，U1、V1、W1依次相差6槽，如图5（b）是形成的端线图，它能形象地反映出三相绕组的所有信息。

3.3.2链式2的端线图

当3相4极36槽交流绕组采用链式2时，在符合电流瞬时方向的原则下，对各组连线，其中一相绕组连线如图6 （a），由此，总结出一相绕组的接线规律：反串连接，即组与组之间是头接头，尾接尾的连接；线圈节距：大组是Y=8，小组是Y=7。

与3.3.1同理，它的端线图如图6（b）。

图6　链式2的端线图及连线

4　三相绕组的下线

不论三相绕组采用同心式2，还是采用链式2，都可采用三平面下线法，即下完U相线圈，再下V相线圈，最后下W相线圈，其下线工艺可参考其他资料。

5　结束语

当系统地掌握了定子绕组的四条布线原则之后，对绕组的形式、接线规律和线圈节距这三个要素就有了一个清醒的认识，于是，对其他电机的研究也就顺理成章了。

参考文献：

［1］包玉华.电工学［M］.北京：北京煤炭工业出版社，1992.

［2］贾大义.常用电机原理与设计［M］.北京：北京轻工业出版社，1996.

［3］杨天明.电动机绕组维修技术［M］.北京：北京化学工业出版社，2006.

［4］黄永铭.电动机与变压器［M］.北京：高等教育出版社，1993.

［5］松柏.电动机修理技术［M］.北京：北京科学技术出版社，1994.

(编辑：向飞)

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

作者简介：第一王恒，男，1972年生，河南镇平人，中级实训教师。研究领域：机电与汽车维修。

收稿日期：2015－05－28

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

中图分类号：TM303.1

文献标识码：A

文章编号：1009－9492 ( 2015 ) 11－0141－04