異步電動機繞組線圈安裝裝置方案設計（含三維圖SW）

喜歡就充值下載吧，，資源目錄下展示的全都有，，下載后全都有，dwg格式的為CAD圖紙，有疑問咨詢QQ：414951605 或1304139763 第一頁插入封面內容 二 異步電機的基礎理論 2.1　三相異步電動機的結構 三相異步電動機的種類很多，但各類三相異步電動機的基本結構是相同的，它們都由定子和轉子這兩大基本部分組成。圖2.1.1所示為三相鼠籠式異步電動機結構圖。 圖2.1.1 封閉式三相籠型異步電動機結構圖 1—軸承；2—前端蓋；3—轉軸；4—接線盒；5—吊環(huán)；6—定子鐵心； 7—轉子；8—定子繞組；9—機座；10—后端蓋；11—風罩；12—風扇 （一）定子和轉子 （1）轉子鐵心 是用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，套在轉軸上，作用和定子鐵心相同，一方面作為電動機磁路的一部分，一方面用來安放轉子繞組。 圖2.1.2 轉子結構 （2）轉子繞組 異步電動機的轉子繞組分為繞線形與籠形兩種，由此分為繞線轉子異步電動機與籠形異步電動機。 ① 繞線形繞組 與定子繞組一樣也是一個三相繞組，一般接成星形，三相引出線分別接到轉軸上的三個與轉軸絕緣的集電環(huán)上，通過電刷裝置與外電路相連，這就有可能在轉子電路中串接電阻或電動勢以改善電動機的運行性能，見圖2.1.3： 1—集電環(huán)；2—電刷；3—變阻器 圖2.1.3 繞線形轉子與外加變阻器的連接 ② 籠形繞組 在轉子鐵心的每一個槽中插入一根銅條，在銅條兩端各用一個銅環(huán)（稱為端環(huán)）把導條連接起來，稱為銅排轉子，如圖2.1，4所示。也可用鑄鋁的方法，把轉子導條和端環(huán)風扇葉片用鋁液一次澆鑄而成，稱為鑄鋁轉子，如圖2.1.5所示。100kW以下的異步電動機一般采用鑄鋁轉子。 2.1.4銅排轉子 2.1.5鑄鋁轉子 2）定子。定子是用來產生旋轉磁場的部分。三相異步電動機的定子主要由機座、定子鐵芯、定子繞組三部分組成。 機座是由鑄鐵或鑄鋼制成，在機座內裝有定子鐵芯，鐵芯是由互相絕緣的硅鋼片疊成。鐵芯的內圓周表面沖有均勻分布的平行槽，在槽中放置了對稱的三相繞組。 ① 定子鐵芯：定子鐵芯是電動機磁路的一部分，由相互絕緣的厚度為0.5mm的硅鋼片疊壓而成。定子鐵芯硅鋼片的內圓上沖有均勻分布的槽，槽內嵌放定子繞組，定子鐵芯結構和鐵芯片形狀如圖2.1.6所示。 圖2.1.6定子鐵芯結構和鐵芯片形狀 ② 定子繞組：定子繞組是電動機的電路部分，由三相對稱繞組組成。定子繞組一般采用聚酯漆包圓銅線或雙玻璃絲包扁銅線繞制，按照一定的空間角度依次嵌入定子鐵芯槽內，繞組與鐵芯之間墊放絕緣材料，使其具有良好的絕緣性能。 三相異步電動機的定子繞組共有六個引線端，固定在接線盒內的接線柱上，按現(xiàn)行國家標準規(guī)定，U1、V1、W1表示各相繞組的始端（首端），U2、V2、W2表示末端。舊標準用D1、D2、D3、D4、D5、D6表示繞組的始末端。三相異步電動機定子繞組在機座接線盒內的接線次序如圖2.1.6所示。 定子繞組有星形和三角形兩種接法。為了便于接線，將三相繞組的六個出線端引到接線盒中。若把U2、V2、W2接在一起，U1、V1、W1分別接到電源的L1、L2、L3各相電源上，電動機就為星形接法，如圖2.1.（a）所示。如把U1和W2、V1或U2、W1和V2接在一起，再從三個連接端處分別接到電源L1、L2、L3各相電源上，就是三角形接法，如圖2.1.5（b）所示。實際接線時究竟采用哪一種接法，要根據(jù)電動機繞組的額定電壓和電源的電壓來確定。 圖2.1.7三相異步電動機繞組接線 ③ 機座：機座是電動機用于支撐定子鐵芯和固定端蓋的。。機座通常為鑄鐵件，大型異步電動機機座一般用鋼板焊成，微型電動機的機座采用鑄鋁件。封閉式電機的機座外面有散熱筋以增加散熱面積，防護式電機的機座兩端端蓋有開封孔，是電動機內外的空氣可直接對流，以利于散熱。圖2.2.5三相定子繞組AX、BY、CZ （二） 其他附件 1.端蓋：支撐作用。2.軸承：連接轉動部分與不動部分。3.軸承端蓋：保護軸承。4.風扇：冷卻電動機。 2.2　三相交流電機旋轉磁場的產生 三相繞組在空間互隔120°排列，現(xiàn)向三相繞組中分別列入三相電流 Iu、Iv、Iw則每個繞組都會產生一個按正弦變化的磁場。分析五個瞬間的合成磁場。為分析方便，規(guī)定：電流為正值時，由繞組的首端流入，從尾端流出。 （一） 基本原理 為了說明三相異步電動機的工作原理，我們做如下演示實驗，如圖2.2.1所示 圖2.2.1異步機工作原理 當磁鐵旋轉時，磁鐵與閉合的導體發(fā)生相對運動，鼠籠式導體切割磁力線而在其內部產生感應電動勢和感應電流。感應電流又使導體受到一個電磁力的作用，于是導體就沿磁鐵的旋轉方向轉動起來，這就是異步電動機的基本原理。 （二） 旋轉磁場 （1）.圖2.2.2表示最簡單的三相定子繞組AX、BY、CZ，它們在空間按互差1200的規(guī)律對稱排列。并接成星形與三相電源U、V、W相聯(lián)。則三相定子繞組便通過三相對稱電流：隨著電流在定子繞組中通過，在三相定子繞組中就會產生旋轉磁場。 圖2.2.2相異步電動機定子接線 當wt=00時，，AX繞組中無電流；為負，BY繞組中的電流從Y流入B1流出；為正，CZ繞組中的電流從C流入Z流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖2.2.5（a）所示。 當wt=1200時，，BY繞組中無電流；為正，AX繞組中的電流從A流入X流出；為負，CZ繞組中的電流從Z流入C流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖2.2.5（b）所示。 當wt=2400時，，CZ繞組中無電流；為負，AX繞組中的電流從X流入A流出；為正，BY繞組中的電流從B流入Y流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖2.2.5（c）所示。 圖2.2.5三相定子繞組AX、BY、CZ 可見，當定子繞組中的電流變化一個周期時，合成磁場也按電流的相序方向在空間旋轉一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地作周期性變化，產生的合成磁場也不斷地旋，因此稱為旋轉磁場。 （2）.旋轉磁場的方向 旋轉磁場的旋轉方向與繞組中電流的相序有關。相序A、B、C順時針排列，磁場順時針方向旋轉，若把三根電源線中的任意兩根對調，例如將B相電流通入C相繞組中，C相電流通入B相繞組中，則相序變?yōu)椋篊、B、A，則磁場必然逆時針方向旋轉。利用這一特性我們可很方便地改變三相電動機的旋轉方向。 定子繞組產生旋轉磁場后，轉子導條（鼠籠條）將切割旋轉磁場的磁力線而產生感應電流，轉子導條中的電流又與旋轉磁場相互作用產生電磁力，電磁力產生的電磁轉矩驅動轉子沿旋轉磁場方向以n1的轉速旋轉起來。 2.3　交流繞組的基本知識 交流繞組是把屬于同相的導體繞成線圈，再按照一定的規(guī)律，將線圖串聯(lián)或并聯(lián)起來。交流繞組通常都繞成開啟式，每相繞組的始端和終端都引出來，以便于接成星形或三角形。 1．繞組的基本術語 （1）線圈、線圈組、繞組 線圈也稱繞組元件，是構成繞組的最基本單元，它是用絕緣導線按一定形狀繞制而成的，可由一匝或多匝組成；多個線圈連成一組就稱為線圈組；由多個線圈或線圈組按照一定規(guī)律連接在一起就形成了繞組，圖2.3.1所示為常用的線圈示意圖。線圈嵌放在鐵心槽內用，不能直接轉換能量，稱為端部。 圖2.3.1常用的線圈示意圖 （2）極距τ 極距是指交流繞組一個磁極所占有定子圓周的距離，一般用定子槽數(shù)來表示。即τ＝ 式中 Z1——定子鐵心總槽數(shù)； 2P——磁極數(shù)；τ——極距。 （3）線圈節(jié)距Y 一個線圈的兩個有效邊所跨定于圓周的距離稱為節(jié)距，一般也用定于槽數(shù)來表示。如某線圈的一個有效邊嵌放在第1而另一個有效邊放在第6槽，則其節(jié)距Y＝6-1＝5槽。從繞組產生最大磁勢或電勢的要求出發(fā)，節(jié)距Ｙ應接近于極距τ，即： Y≈τ 當Y=τ時，稱為整距繞組；Y＜τ時，稱為短距繞組；Y＞τ時，稱為長距繞組。 實際應用中，常采用短距和整距繞組，長距繞組一般不采用，因其端部較長，用鋼量較多。 （4）機械角度和電角度 一個圓周所對應的幾何角度為3600角度就稱為機械角度。而從電磁方面來看，導體每經過一對磁極N、S，電勢就完成一個交變周期。對于4電機，P=2這時導體每旋轉一周要經過兩對磁極，對應的電角度為 2x3600= 7200，若電機有 P對極，則： 電角度=P×機械角度 （5）每極每相槽數(shù)q 每極每相槽數(shù)q是指每相繞組在每個磁極下占的槽數(shù)，可由下式計算： q ， 式中ｍ——相數(shù)。 ｑ個增所占的區(qū)域稱為一個相帶。通常情況下．三相異步電動機每個磁極下可按相數(shù)分為3個相帶，因一個磁極對應的電角度為1800，故每個相帶占有電角度為600稱為600相帶。 （6）相距角α 槽距角是指相鄰的兩個槽之間的電角度?？捎上率接嬎悖害? （7）極相組 極相組是指一個磁極下屬于同一相的線圈按一定方式串聯(lián)成的線圈組。 2．交流繞組的基本要求 三相異步電動機交流繞組的構成主要從設計制造和運行兩方面考慮。繞組的型式有多種多樣，具體要求為： （1）在一定的導體數(shù)下，繞組的合成電勢和磁勢在波形上應盡可能為正弦波，在數(shù)值上盡可能大，而繞組的損耗要小，用鋼量要省。 （2）對三相繞組，各相的電勢和磁勢要求對稱而各相的電阻和電抗都相同。為此必須保證各繞組所用材料、形狀、尺寸及匝數(shù)都相同且各相繞組在空間的分布應彼此相差1200電角度。 （3）繞組的絕緣和機械強度要可靠，散熱條件要好。 （4）制造、安裝、檢修要方便。 三相交流繞組在槽內嵌放完畢后共有6個出線端引到電動機機座上的接線盒內。高壓大、中型容量的異步電動機三相繞組一般采用星形接法；小容量的異步電動機三相繞組一般采用三角形接法。 3．三相交流繞組的分布、排列與連接要求 三相異步電動機交流繞組的作用是產生旋轉磁場，要求交流繞組是對稱的三相繞組，其分布、排列與連接應按下列要求進行： （1）各相繞組在每個磁極下應均勻分布，以達到磁場的對稱。為此先將定子槽數(shù)按極數(shù)均分，每一等分代表180°電角度（稱為分極）；再把每極下的槽數(shù)分為3個區(qū)段（相帶），每個相帶占60°電角度（稱為分相）。 （2）各相繞組的電源引出線應彼此相隔120°電角度。 （3）同一相繞組的各個有效邊在同性磁極下的電流方向應相同，而在異性磁極下的電流方向相反。 （4）同相線圈之間的連接應順著電流方向進行。 4．交流繞組的分類 按槽內層數(shù)來分，可分為單層繞組、雙層繞組和單雙層混合繞組；按每極每相所占的槽數(shù)來分，可分為整數(shù)槽繞組和分數(shù)槽繞組；按繞組的結構形狀來分，可分為鏈式繞組、交叉式繞、同心式繞組、疊繞組和波繞組等。 19 三 電機繞組的嵌線 3.1　繞線工具 1.MTL-1電機裝置 MTL-1電機裝置用于對我們重裝的電動機進行空載測試 兆歐表用于測量電動機對地的絕緣電阻及檢測電動機是否有漏電現(xiàn)象。手搖式兆歐表主要由手搖發(fā)電機和表頭兩部分組成。如圖(4)，手搖發(fā)電機可產生測量用電壓，指針式表頭可指示出被測設備的絕緣電阻值。表頭內的線框上裝有兩個互成角度的線圈，其中一個線圈的電流直接來自發(fā)電機，另一個線圈的電流也是來自發(fā)電機，但中間要經過被測物體。兆歐表的工作原理如圖(5)，其上有三個接線端子：L、E和G。L端子接被測物體；E端子接地；G端子為保護環(huán)。在測電動機的對地絕緣電阻時，其導電部位與L端子相接，接地線或設備的外殼、基座等，與E端子相接。 2.劃線板 在下線時可用劃線板沿著槽口并順著金屬絲的方向輕輕向下劃，使金屬絲一點一點進入槽口。 劃線板 3.壓線板。 壓線板是將已下入槽內的漆包線壓實，壓平線圈的專用工具。其形狀如下圖，一般的壓線板的壓腳寬度為槽上部寬度減去0.6～0.7cm為宜，壓腳尺寸要合適，以便于封合槽口。當金屬絲完全進入槽口后，用壓線板使絕緣紙包住金屬絲，將壓線板壓在絕緣紙上沿著槽口向里慢慢推使絕緣紙包住金屬絲。（壓線板） 4.繞線機 繞線機是用來繞制電動機線圈和計數(shù)線圈匝數(shù)的專用工具.如下圖所示： 手搖繞線機 3.2　絕緣材料與制作槽楔 1)放置槽絕緣 將已裁剪好的槽絕緣紙縱向摺成"U"形插入槽中，絕緣紙光面向里，便于向槽內嵌線。 2)線圈的整理 1．縮寬 用兩手的拇指和食指分別拉壓線圈直線轉角部位，將線圈寬度壓縮到能進入定子內膛而不碰觸鐵心。也可將線圈橫立并垂直于臺面，用雙手扶著線圈向下壓縮。 2．扭轉 解開欲嵌放線圈有效邊的扎線，左手拇指和食指捏住直線邊靠轉角處，同樣用右手指捏住上層邊相應部位，將兩邊同向扭轉，使線圈邊導線扭向一面。 3．捏扁 右手指邊捏邊向下 搓，使下層邊梳理成扁平的刀狀， 見圖3.2.1 所示。如扁平度不夠 可多搓捏幾次。 圖3.2.1 線圈的捏扁梳理示意 3）沉邊 (或下層邊)的嵌入 右手將搓捏扁后的線圈有效邊后端傾斜靠向鐵心端面槽口，左手從定子另一端伸入接住線圈，如圖3.2.2所示。雙手把有效邊靠左段盡量壓入槽口內，然后左手慢慢向左拉動，右手既要防止槽口導線滑出，又要梳理后邊的導線，邊推邊壓，雙手來回扯動，使導線有 圖3.2.2 下層邊的嵌線方法 4）浮邊(或上層邊)的嵌入 嵌過若干槽的沉邊（或下層邊）后，由嵌線規(guī)律得知，就要嵌入浮邊，當嵌入第一個浮邊后，以后再嵌入的線圈就能進行整嵌，而不用吊邊。在浮邊嵌入前要把此邊略提起，雙手拉直、捏扁理順，并放置槽口。再用左手在槽左端將導線定于槽口，右手用劃線片反復順槽口邊自左向右劃動，逐一將導線劈入槽內。在槽內導線將滿時，可能影響嵌線的繼續(xù)進行，此時，只要用雙拇指在兩側按壓已入槽的線圈端部，接著劃線片通劃幾下理順槽內導線，把余下的導線又可劃入槽內。也可將壓線條從一側捅入并出到另一側，再用雙拇指在兩側按壓壓線條兩端，按壓后抽出壓線條，接著余下的導線又可順利地劃入槽內。 上層邊的嵌入與浮邊雷同，只是在嵌線前先用壓線塊在層間絕緣上撬壓一遍，將松散的導線壓實，并檢查絕緣紙的位置，然后再開始嵌入上層邊。 5）封槽口 導線嵌入槽后，先用壓線塊或壓線條將槽內的導線壓實，方可進行封口操作。 3.3　鏈式繞組嵌線 鏈式：適用于極對數(shù)P等于2的。 て=z/2p q=z/2pm z:定子槽數(shù)。 P：磁極對數(shù)。 て:極距。 M：相數(shù)。 q ：每極沒相槽數(shù)。 24槽，2對磁極，三相。 て=z/2p=24/4=6 q=z/2pm=24/（2*2*3）=2 A相： B相 C相 嵌1空1嵌1空1吊把3 按順序下7空 8，吊2下9空10吊4。再下(13，8)(15,10)(17,12)(19,14)(21,16)(23,18)(1,20)(3,22)(5,24) 最后下嵌2，4，6。 按線路圖連接線頭套上絕緣套。 每相之間墊上絕緣紙，用線捆綁。整形。 3.4 同心式繞組嵌線 適用于24槽一對磁極。 て=z/2p q=z/2pm z:定子槽數(shù)。 P：磁極對數(shù)。 て:極距。 M：相數(shù)。 q ：每極沒相槽數(shù)。 24槽，1對磁極，三相。 て=z/p=24/2=12 q=z/pm=24/（2*3）=4 A相： B相： C相： 嵌二空二吊把四 先下13、14，吊3、4，空15、16.下17、18，吊7、8，空19、20. 然后依次下線。最后把吊把的3、4、7、8嵌入。 按線路連接線頭，套上絕緣套。各相間加絕緣紙捆綁，整形。 3.5 交叉式繞組嵌線 適用于24槽一對磁極。 て=z/2p q=z/2pm z:定子槽數(shù)。 P：磁極對數(shù)。 て:極距。 M：相數(shù)。 q ：每極沒相槽數(shù)。 24槽，1對磁極，三相。 て=z/p=24/2=12 q=z/pm=24/（2*3）=4 A相： B相： C相： 嵌二空二吊把四 先下13、14，吊3、4，空15、16.下17、18，吊7、8，空19、20. 然后依次下線。最后把吊把的3、4、7、8嵌入。 按線路連接線頭，套上絕緣套。各相間加絕緣紙捆綁，整形。  四 課設總結及心得體會 這次課題設計對我來說非常有意義，在實訓過程當中我學到很多關于異步電動機方面的知識，增強了我的動手能力，我以后會加強對它們的學習和應用。電動機是將電能轉換為機械能，再運用于實際工作中，同時電動機在工業(yè)當中發(fā)揮著巨大的作用。 通過實訓，了解到電機繞組線圈的結構，力的方向與電流及磁場的方向都有關系，同時對探究模擬電動機的實驗對于學生了解電動機的基本構造有很大的幫助，使學生更好地理解電動機的原理和換向器的作用；真正體現(xiàn)理論和實踐相結合理念，為以后的工作學習奠定了良好的基礎。 二 異步電機的基礎理論 2.1　三相異步電動機的結構 三相異步電動機的種類很多，但各類三相異步電動機的基本結構是相同的，它們都由定子和轉子這兩大基本部分組成[1]。圖2.1.1所示為三相鼠籠式異步電動機結構圖。 圖2.1.1 封閉式三相籠型異步電動機結構圖 1—軸承；2—前端蓋；3—轉軸；4—接線盒；5—吊環(huán)；6—定子鐵心； 7—轉子；8—定子繞組；9—機座；10—后端蓋；11—風罩；12—風扇 （一）定子和轉子 （1）轉子鐵心 是用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，套在轉軸上，作用和定子鐵心相同，一方面作為電動機磁路的一部分，一方面用來安放轉子繞組[2]。 圖2.1.2 轉子結構 （2）轉子繞組 異步電動機的轉子繞組分為繞線形與籠形兩種，由此分為繞線轉子異步電動機與籠形異步電動機。 ① 繞線形繞組 與定子繞組一樣也是一個三相繞組，一般接成星形，三相引出線分別接到轉軸上的三個與轉軸絕緣的集電環(huán)上，通過電刷裝置與外電路相連[3]，這就有可能在轉子電路中串接電阻或電動勢以改善電動機的運行性能，見圖2.1.3： 1—集電環(huán)；2—電刷；3—變阻器 圖2.1.3 繞線形轉子與外加變阻器的連接 ② 籠形繞組 在轉子鐵心的每一個槽中插入一根銅條，在銅條兩端各用一個銅環(huán)（稱為端環(huán)）把導條連接起來，稱為銅排轉子[4]，如圖2.1，4所示。也可用鑄鋁的方法，把轉子導條和端環(huán)風扇葉片用鋁液一次澆鑄而成，稱為鑄鋁轉子，如圖2.1.5所示。100kW以下的異步電動機一般采用鑄鋁轉子[5, 6]。 2.1.4銅排轉子 2.1.5鑄鋁轉子 2）定子。定子是用來產生旋轉磁場的部分。三相異步電動機的定子主要由機座、定子鐵芯、定子繞組三部分組成。 機座是由鑄鐵或鑄鋼制成，在機座內裝有定子鐵芯，鐵芯是由互相絕緣的硅鋼片疊成。鐵芯的內圓周表面沖有均勻分布的平行槽，在槽中放置了對稱的三相繞組。 ① 定子鐵芯：定子鐵芯是電動機磁路的一部分，由相互絕緣的厚度為0.5mm的硅鋼片疊壓而成。定子鐵芯硅鋼片的內圓上沖有均勻分布的槽，槽內嵌放定子繞組，定子鐵芯結構和鐵芯片形狀如圖2.1.6所示。 圖2.1.6定子鐵芯結構和鐵芯片形狀 ② 定子繞組：定子繞組是電動機的電路部分，由三相對稱繞組組成。定子繞組一般采用聚酯漆包圓銅線或雙玻璃絲包扁銅線繞制，按照一定的空間角度依次嵌入定子鐵芯槽內，繞組與鐵芯之間墊放絕緣材料，使其具有良好的絕緣性能[7, 8]。 三相異步電動機的定子繞組共有六個引線端，固定在接線盒內的接線柱上，按現(xiàn)行國家標準規(guī)定，U1、V1、W1表示各相繞組的始端（首端），U2、V2、W2表示末端。舊標準用D1、D2、D3、D4、D5、D6表示繞組的始末端。三相異步電動機定子繞組在機座接線盒內的接線次序如圖2.1.6所示。 定子繞組有星形和三角形兩種接法。為了便于接線，將三相繞組的六個出線端引到接線盒中。若把U2、V2、W2接在一起，U1、V1、W1分別接到電源的L1、L2、L3各相電源上，電動機就為星形接法，如圖2.1.（a）所示。如把U1和W2、V1或U2、W1和V2接在一起，再從三個連接端處分別接到電源L1、L2、L3各相電源上，就是三角形接法，如圖2.1.5（b）所示。實際接線時究竟采用哪一種接法，要根據(jù)電動機繞組的額定電壓和電源的電壓來確定。 圖2.1.7三相異步電動機繞組接線 ③ 機座：機座是電動機用于支撐定子鐵芯和固定端蓋的。。機座通常為鑄鐵件，大型異步電動機機座一般用鋼板焊成，微型電動機的機座采用鑄鋁件。封閉式電機的機座外面有散熱筋以增加散熱面積，防護式電機的機座兩端端蓋有開封孔，是電動機內外的空氣可直接對流，以利于散熱。圖2.2.5三相定子繞組AX、BY、CZ （二） 其他附件 1.端蓋：支撐作用。2.軸承：連接轉動部分與不動部分。3.軸承端蓋：保護軸承。4.風扇：冷卻電動機。 2.2　三相交流電機旋轉磁場的產生 三相繞組在空間互隔120°排列，現(xiàn)向三相繞組中分別列入三相電流 Iu、Iv、Iw則每個繞組都會產生一個按正弦變化的磁場。分析五個瞬間的合成磁場。為分析方便，規(guī)定：電流為正值時，由繞組的首端流入，從尾端流出。 （一） 基本原理 為了說明三相異步電動機的工作原理，我們做如下演示實驗，如圖2.2.1所示 圖2.2.1異步機工作原理 當磁鐵旋轉時，磁鐵與閉合的導體發(fā)生相對運動，鼠籠式導體切割磁力線而在其內部產生感應電動勢和感應電流。感應電流又使導體受到一個電磁力的作用，于是導體就沿磁鐵的旋轉方向轉動起來，這就是異步電動機的基本原理[9]。 （二） 旋轉磁場 （1）.圖2.2.2表示最簡單的三相定子繞組AX、BY、CZ，它們在空間按互差1200的規(guī)律對稱排列。并接成星形與三相電源U、V、W相聯(lián)。則三相定子繞組便通過三相對稱電流：隨著電流在定子繞組中通過，在三相定子繞組中就會產生旋轉磁場。 圖2.2.2相異步電動機定子接線 當wt=00時，，AX繞組中無電流；為負，BY繞組中的電流從Y流入B1流出；為正，CZ繞組中的電流從C流入Z流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖2.2.5（a）所示。 當wt=1200時，，BY繞組中無電流；為正，AX繞組中的電流從A流入X流出；為負，CZ繞組中的電流從Z流入C流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖2.2.5（b）所示。 當wt=2400時，，CZ繞組中無電流；為負，AX繞組中的電流從X流入A流出；為正，BY繞組中的電流從B流入Y流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖2.2.5（c）所示。 圖2.2.5三相定子繞組AX、BY、CZ 可見，當定子繞組中的電流變化一個周期時，合成磁場也按電流的相序方向在空間旋轉一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地作周期性變化，產生的合成磁場也不斷地旋，因此稱為旋轉磁場。 （2）.旋轉磁場的方向 旋轉磁場的旋轉方向與繞組中電流的相序有關。相序A、B、C順時針排列，磁場順時針方向旋轉，若把三根電源線中的任意兩根對調，例如將B相電流通入C相繞組中，C相電流通入B相繞組中，則相序變?yōu)椋篊、B、A，則磁場必然逆時針方向旋轉。利用這一特性我們可很方便地改變三相電動機的旋轉方向。 定子繞組產生旋轉磁場后，轉子導條（鼠籠條）將切割旋轉磁場的磁力線而產生感應電流，轉子導條中的電流又與旋轉磁場相互作用產生電磁力，電磁力產生的電磁轉矩驅動轉子沿旋轉磁場方向以n1的轉速旋轉起來。 2.3　交流繞組的基本知識 交流繞組是把屬于同相的導體繞成線圈，再按照一定的規(guī)律，將線圖串聯(lián)或并聯(lián)起來。交流繞組通常都繞成開啟式，每相繞組的始端和終端都引出來，以便于接成星形或三角形。 1．繞組的基本術語 （1）線圈、線圈組、繞組 線圈也稱繞組元件，是構成繞組的最基本單元，它是用絕緣導線按一定形狀繞制而成的，可由一匝或多匝組成；多個線圈連成一組就稱為線圈組；由多個線圈或線圈組按照一定規(guī)律連接在一起就形成了繞組，圖2.3.1所示為常用的線圈示意圖。線圈嵌放在鐵心槽內用，不能直接轉換能量，稱為端部[10]。 圖2.3.1常用的線圈示意圖 （2）極距τ 極距是指交流繞組一個磁極所占有定子圓周的距離，一般用定子槽數(shù)來表示。即τ＝ 式中 Z1——定子鐵心總槽數(shù)； 2P——磁極數(shù)；τ——極距。 （3）線圈節(jié)距Y 一個線圈的兩個有效邊所跨定于圓周的距離稱為節(jié)距，一般也用定于槽數(shù)來表示。如某線圈的一個有效邊嵌放在第1而另一個有效邊放在第6槽，則其節(jié)距Y＝6-1＝5槽。從繞組產生最大磁勢或電勢的要求出發(fā)，節(jié)距Ｙ應接近于極距τ，即： Y≈τ 當Y=τ時，稱為整距繞組；Y＜τ時，稱為短距繞組；Y＞τ時，稱為長距繞組。 實際應用中，常采用短距和整距繞組，長距繞組一般不采用，因其端部較長，用鋼量較多。 （4）機械角度和電角度 一個圓周所對應的幾何角度為3600角度就稱為機械角度。而從電磁方面來看，導體每經過一對磁極N、S，電勢就完成一個交變周期。對于4電機，P=2這時導體每旋轉一周要經過兩對磁極，對應的電角度為 2x3600= 7200，若電機有 P對極，則： 電角度=P×機械角度 （5）每極每相槽數(shù)q 每極每相槽數(shù)q是指每相繞組在每個磁極下占的槽數(shù)，可由下式計算： q ， 式中ｍ——相數(shù)。 ｑ個增所占的區(qū)域稱為一個相帶。通常情況下．三相異步電動機每個磁極下可按相數(shù)分為3個相帶，因一個磁極對應的電角度為1800，故每個相帶占有電角度為600稱為600相帶。 （6）相距角α 槽距角是指相鄰的兩個槽之間的電角度?？捎上率接嬎悖害? （7）極相組 極相組是指一個磁極下屬于同一相的線圈按一定方式串聯(lián)成的線圈組。 2．交流繞組的基本要求 三相異步電動機交流繞組的構成主要從設計制造和運行兩方面考慮。繞組的型式有多種多樣，具體要求為： （1）在一定的導體數(shù)下，繞組的合成電勢和磁勢在波形上應盡可能為正弦波，在數(shù)值上盡可能大，而繞組的損耗要小，用鋼量要省。 （2）對三相繞組，各相的電勢和磁勢要求對稱而各相的電阻和電抗都相同。為此必須保證各繞組所用材料、形狀、尺寸及匝數(shù)都相同且各相繞組在空間的分布應彼此相差1200電角度。 （3）繞組的絕緣和機械強度要可靠，散熱條件要好。 （4）制造、安裝、檢修要方便。 三相交流繞組在槽內嵌放完畢后共有6個出線端引到電動機機座上的接線盒內。高壓大、中型容量的異步電動機三相繞組一般采用星形接法；小容量的異步電動機三相繞組一般采用三角形接法。 3．三相交流繞組的分布、排列與連接要求 三相異步電動機交流繞組的作用是產生旋轉磁場，要求交流繞組是對稱的三相繞組，其分布、排列與連接應按下列要求進行： （1）各相繞組在每個磁極下應均勻分布，以達到磁場的對稱。為此先將定子槽數(shù)按極數(shù)均分，每一等分代表180°電角度（稱為分極）；再把每極下的槽數(shù)分為3個區(qū)段（相帶），每個相帶占60°電角度（稱為分相）。 （2）各相繞組的電源引出線應彼此相隔120°電角度。 （3）同一相繞組的各個有效邊在同性磁極下的電流方向應相同，而在異性磁極下的電流方向相反。 （4）同相線圈之間的連接應順著電流方向進行。 4．交流繞組的分類 按槽內層數(shù)來分，可分為單層繞組、雙層繞組和單雙層混合繞組；按每極每相所占的槽數(shù)來分，可分為整數(shù)槽繞組和分數(shù)槽繞組；按繞組的結構形狀來分，可分為鏈式繞組、交叉式繞、同心式繞組、疊繞組和波繞組等。 20 三 電機繞組的嵌線 3.1　繞線工具 1.MTL-1電機裝置 MTL-1電機裝置用于對我們重裝的電動機進行空載測試 兆歐表用于測量電動機對地的絕緣電阻及檢測電動機是否有漏電現(xiàn)象。手搖式兆歐表主要由手搖發(fā)電機和表頭兩部分組成。如圖(4)，手搖發(fā)電機可產生測量用電壓，指針式表頭可指示出被測設備的絕緣電阻值。表頭內的線框上裝有兩個互成角度的線圈，其中一個線圈的電流直接來自發(fā)電機，另一個線圈的電流也是來自發(fā)電機，但中間要經過被測物體。兆歐表的工作原理如圖(5)，其上有三個接線端子：L、E和G。L端子接被測物體；E端子接地；G端子為保護環(huán)。在測電動機的對地絕緣電阻時，其導電部位與L端子相接，接地線或設備的外殼、基座等，與E端子相接。 2.劃線板 在下線時可用劃線板沿著槽口并順著金屬絲的方向輕輕向下劃，使金屬絲一點一點進入槽口。 劃線板 3.壓線板。 壓線板是將已下入槽內的漆包線壓實，壓平線圈的專用工具。其形狀如下圖，一般的壓線板的壓腳寬度為槽上部寬度減去0.6～0.7cm為宜，壓腳尺寸要合適，以便于封合槽口。當金屬絲完全進入槽口后，用壓線板使絕緣紙包住金屬絲，將壓線板壓在絕緣紙上沿著槽口向里慢慢推使絕緣紙包住金屬絲。（壓線板） 4.繞線機 繞線機是用來繞制電動機線圈和計數(shù)線圈匝數(shù)的專用工具.如下圖所示： 自動繞線機 3.2　絕緣材料與制作槽楔 1)放置槽絕緣 將已裁剪好的槽絕緣紙縱向摺成"U"形插入槽中，絕緣紙光面向里，便于向槽內嵌線。 2)線圈的整理 1．縮寬 用兩手的拇指和食指分別拉壓線圈直線轉角部位，將線圈寬度壓縮到能進入定子內膛而不碰觸鐵心。也可將線圈橫立并垂直于臺面，用雙手扶著線圈向下壓縮。 2．扭轉 解開欲嵌放線圈有效邊的扎線，左手拇指和食指捏住直線邊靠轉角處，同樣用右手指捏住上層邊相應部位，將兩邊同向扭轉，使線圈邊導線扭向一面。 3．捏扁 右手指邊捏邊向下 搓，使下層邊梳理成扁平的刀狀， 見圖3.2.1 所示。如扁平度不夠 可多搓捏幾次。 圖3.2.1 線圈的捏扁梳理示意 3）沉邊 (或下層邊)的嵌入 右手將搓捏扁后的線圈有效邊后端傾斜靠向鐵心端面槽口，左手從定子另一端伸入接住線圈，如圖3.2.2所示。雙手把有效邊靠左段盡量壓入槽口內，然后左手慢慢向左拉動，右手既要防止槽口導線滑出，又要梳理后邊的導線，邊推邊壓，雙手來回扯動，使導線有 圖3.2.2 下層邊的嵌線方法 4）浮邊(或上層邊)的嵌入 嵌過若干槽的沉邊（或下層邊）后，由嵌線規(guī)律得知，就要嵌入浮邊，當嵌入第一個浮邊后，以后再嵌入的線圈就能進行整嵌，而不用吊邊。在浮邊嵌入前要把此邊略提起，雙手拉直、捏扁理順，并放置槽口。再用左手在槽左端將導線定于槽口，右手用劃線片反復順槽口邊自左向右劃動，逐一將導線劈入槽內。在槽內導線將滿時，可能影響嵌線的繼續(xù)進行，此時，只要用雙拇指在兩側按壓已入槽的線圈端部，接著劃線片通劃幾下理順槽內導線，把余下的導線又可劃入槽內。也可將壓線條從一側捅入并出到另一側，再用雙拇指在兩側按壓壓線條兩端，按壓后抽出壓線條，接著余下的導線又可順利地劃入槽內。 上層邊的嵌入與浮邊雷同，只是在嵌線前先用壓線塊在層間絕緣上撬壓一遍，將松散的導線壓實，并檢查絕緣紙的位置，然后再開始嵌入上層邊。 5）封槽口 導線嵌入槽后，先用壓線塊或壓線條將槽內的導線壓實，方可進行封口操作。 3.3　鏈式繞組嵌線 鏈式：適用于極對數(shù)P等于2的。 て=z/2p q=z/2pm z:定子槽數(shù)。 P：磁極對數(shù)。 て:極距。 M：相數(shù)。 q ：每極沒相槽數(shù)。 24槽，2對磁極，三相。 て=z/2p=24/4=6 q=z/2pm=24/（2*2*3）=2 A相： B相 C相 嵌1空1嵌1空1吊把3 按順序下7空 8，吊2下9空10吊4。再下(13，8)(15,10)(17,12)(19,14)(21,16)(23,18)(1,20)(3,22)(5,24) 最后下嵌2，4，6。 按線路圖連接線頭套上絕緣套。 每相之間墊上絕緣紙，用線捆綁。整形。 3.4 同心式繞組嵌線 適用于24槽一對磁極。 て=z/2p q=z/2pm z:定子槽數(shù)。 P：磁極對數(shù)。 て:極距。 M：相數(shù)。 q ：每極沒相槽數(shù)。 24槽，1對磁極，三相。 て=z/p=24/2=12 q=z/pm=24/（2*3）=4 A相： B相： C相： 嵌二空二吊把四 先下13、14，吊3、4，空15、16.下17、18，吊7、8，空19、20. 然后依次下線。最后把吊把的3、4、7、8嵌入。 按線路連接線頭，套上絕緣套。各相間加絕緣紙捆綁，整形。 3.5 交叉式繞組嵌線 適用于24槽一對磁極。 て=z/2p q=z/2pm z:定子槽數(shù)。 P：磁極對數(shù)。 て:極距。 M：相數(shù)。 q ：每極沒相槽數(shù)。 24槽，1對磁極，三相。 て=z/p=24/2=12 q=z/pm=24/（2*3）=4 A相： B相： C相： 嵌二空二吊把四 先下13、14，吊3、4，空15、16.下17、18，吊7、8，空19、20. 然后依次下線。最后把吊把的3、4、7、8嵌入。 按線路連接線頭，套上絕緣套。各相間加絕緣紙捆綁，整形。  四 繞組線圈安裝原理 4.1繞組線圈的三維模型如下圖： 4.2繞組線圈的結構如下圖所示， 1. 控制盒 2.定子推進板 3.定子 4.線圈壓進板 5.焊接機架 6.光柵接線盒 繞組線圈放在錐形安裝板上，當機架6上光柵傳感器能檢測到線圈放入，控制盒接收信號，進氣閥開啟，氣缸推動2沿著直線導軌作直線運動，推進板安裝的錐形安裝板壓迫定子，一起沿著直線導軌直線運動，線圈壓進4，完全壓進后，取下定子，完成一次安裝[11]。 五 總結 這次課題設計對我來說非常有意義，在實訓過程當中我學到很多關于異步電動機方面的知識，增強了我的動手能力，我以后會加強對它們的學習和應用。電動機是將電能轉換為機械能，再運用于實際工作中，同時電動機在工業(yè)當中發(fā)揮著巨大的作用。 通過實訓，了解到電機繞組線圈的結構，力的方向與電流及磁場的方向都有關系，同時對探究模擬電動機的實驗對于學生了解電動機的基本構造有很大的幫助，使學生更好地理解電動機的原理和換向器的作用；真正體現(xiàn)理論和實踐相結合理念，為以后的工作學習奠定了良好的基礎。 參考文獻 [1] 陳其雨. 基于單元模塊組合式定子的不等跨距繞組研究[D]. 沈陽工業(yè)大學, 2014. [2] 劉一平. 船用變速恆壓直流發(fā)電機的設計[J]. 中國造船. 1965(04): 57-79. [3] 陳小鳳. 基于磁通門技術的智能航向測定系統(tǒng)[D]. 大連海事大學, 2003. [4] 劉沖. 電梯用分段永磁直線同步電機設計及有限元分析[D]. 太原理工大學, 2009. [5] 陳小元. 分塊開關磁阻電機的基礎研究[D]. 南京航空航天大學, 2011. [6] 張佳楫. 五自由度磁懸浮平面電機控制技術研究[D]. 西安交通大學, 2012. [7] 周利民. 低壓大電流車載發(fā)電機設計及改善換向分析[D]. 沈陽工業(yè)大學, 2013. [8] 范建立. 龍江水電站立軸混流式水輪發(fā)電機組定子繞組安裝工藝[J]. 中國水利. 2014(04): 35-36. [9] 陳宇聲. 加載用無鐵心直線永磁同步電機及其冷卻系統(tǒng)的研究[D]. 哈爾濱工業(yè)大學, 2015. [10] 韓彥東. 永磁直線開關磁鏈電機的設計及振動特性分析[D]. 河南理工大學, 2016. [11] 張勇. 永磁同步輪轂電機損耗與磁熱耦合仿真分析[D]. 長安大學, 2017.