異步電動機繞組線圈安裝裝置方案設(shè)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 二 異步電機的基礎(chǔ)理論 2.1　三相異步電動機的結(jié)構(gòu) 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(jié)構(gòu)是相同的，它們都由定子和轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)圖。 圖2.1.1 封閉式三相籠型異步電動機結(jié)構(gòu)圖 1—軸承；2—前端蓋；3—轉(zhuǎn)軸；4—接線盒；5—吊環(huán)；6—定子鐵心； 7—轉(zhuǎn)子；8—定子繞組；9—機座；10—后端蓋；11—風罩；12—風扇 （一）定子和轉(zhuǎn)子 （1）轉(zhuǎn)子鐵心 是用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子繞組[2]。 圖2.1.2 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) （2）轉(zhuǎn)子繞組 異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組分為繞線形與籠形兩種，由此分為繞線轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸上的三個與轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子與外加變阻器的連接 ② 籠形繞組 在轉(zhuǎn)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(dǎo)條連接起來，稱為銅排轉(zhuǎn)子[4]，如圖2.1，4所示。也可用鑄鋁的方法，把轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和端環(huán)風扇葉片用鋁液一次澆鑄而成，稱為鑄鋁轉(zhuǎn)子，如圖2.1.5所示。100kW以下的異步電動機一般采用鑄鋁轉(zhuǎn)子[5, 6]。 2.1.4銅排轉(zhuǎn)子 2.1.5鑄鋁轉(zhuǎn)子 2）定子。定子是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)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(nèi)裝有定子鐵芯，鐵芯是由互相絕緣的硅鋼片疊成。鐵芯的內(nèi)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(nèi)圓上沖有均勻分布的槽，槽內(nèi)嵌放定子繞組，定子鐵芯結(jié)構(gòu)和鐵芯片形狀如圖2.1.6所示。 圖2.1.6定子鐵芯結(jié)構(gòu)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(nèi)，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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)磁場的產(chǎn)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(chǎn)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(zhuǎn)時，磁鐵與閉合的導(dǎo)體發(fā)生相對運動，鼠籠式導(dǎo)體切割磁力線而在其內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流。感應(yīng)電流又使導(dǎo)體受到一個電磁力的作用，于是導(dǎo)體就沿磁鐵的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動起來，這就是異步電動機的基本原理[9]。 （二） 旋轉(zhuǎn)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(chǎn)生旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地作周期性變化，產(chǎn)生的合成磁場也不斷地旋，因此稱為旋轉(zhuǎn)磁場。 （2）.旋轉(zhuǎn)磁場的方向 旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向與繞組中電流的相序有關(guān)。相序A、B、C順時針排列，磁場順時針方向旋轉(zhuǎn)，若把三根電源線中的任意兩根對調(diào)，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(zhuǎn)。利用這一特性我們可很方便地改變?nèi)嚯妱訖C的旋轉(zhuǎn)方向。 定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場后，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條（鼠籠條）將切割旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的電流又與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，電磁力產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場方向以n1的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)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(dǎo)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(shù)語 （1）線圈、線圈組、繞組 線圈也稱繞組元件，是構(gòu)成繞組的最基本單元，它是用絕緣導(dǎo)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(nèi)用，不能直接轉(zhuǎn)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(chǎn)生最大磁勢或電勢的要求出發(fā)，節(jié)距Ｙ應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(dǎo)體每經(jīng)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(dǎo)體每旋轉(zhuǎn)一周要經(jīng)過兩對磁極，對應(yīng)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(yīng)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(gòu)成主要從設(shè)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(dǎo)體數(shù)下，繞組的合成電勢和磁勢在波形上應(yīng)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(yīng)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(nèi)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(nèi)。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(chǎn)生旋轉(zhuǎn)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(yīng)按下列要求進行： （1）各相繞組在每個磁極下應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)順著電流方向進行。 4．交流繞組的分類 按槽內(nèi)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(jié)構(gòu)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(chǎn)生測量用電壓，指針式表頭可指示出被測設(shè)備的絕緣電阻值。表頭內(nèi)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(jīng)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(dǎo)電部位與L端子相接，接地線或設(shè)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(nèi)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(nèi)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(zhuǎn)角部位，將線圈寬度壓縮到能進入定子內(nèi)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(zhuǎn) 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(zhuǎn)角處，同樣用右手指捏住上層邊相應(yīng)部位，將兩邊同向扭轉(zhuǎn)，使線圈邊導(dǎo)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(nèi)，然后左手慢慢向左拉動，右手既要防止槽口導(dǎo)線滑出，又要梳理后邊的導(dǎo)線，邊推邊壓，雙手來回扯動，使導(dǎo)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(dǎo)線定于槽口，右手用劃線片反復(fù)順槽口邊自左向右劃動，逐一將導(dǎo)線劈入槽內(nèi)。在槽內(nèi)導(dǎo)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(cè)按壓已入槽的線圈端部，接著劃線片通劃幾下理順槽內(nèi)導(dǎo)線，把余下的導(dǎo)線又可劃入槽內(nèi)。也可將壓線條從一側(cè)捅入并出到另一側(cè)，再用雙拇指在兩側(cè)按壓壓線條兩端，按壓后抽出壓線條，接著余下的導(dǎo)線又可順利地劃入槽內(nèi)。 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(dǎo)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(dǎo)線嵌入槽后，先用壓線塊或壓線條將槽內(nèi)的導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(dǎo)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(dǎo)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(jié) 這次課題設(shè)計對我來說非常有意義，在實訓(xùn)過程當中我學(xué)到很多關(guān)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(xué)習和應(yīng)用。電動機是將電能轉(zhuǎn)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(xùn)，了解到電機繞組線圈的結(jié)構(gòu)，力的方向與電流及磁場的方向都有關(guān)系，同時對探究模擬電動機的實驗對于學(xué)生了解電動機的基本構(gòu)造有很大的幫助，使學(xué)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(jié)合理念，為以后的工作學(xué)習奠定了良好的基礎(chǔ)。 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(xué), 2014. 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