三相异步电动机的定子绕组设计

定子绕组是三相交流异步电动机的主要部分，重绕绕组时，必须了解绕组的基本概念，所以先来介绍绕组的基本概念。

1.绕组的基本概念

1）极距τ每个磁极所占有的定子槽数称为极距τ。即

式中Z——定子槽数；

p——极对数。

2）节距y每个线圈的两个有效边所间隔的槽数称为节距y。

当y＜τ时，为短距绕组；当y=τ时，为整距绕组；当y＞τ时为长距绕组。

3）电角度与机械角度 电动机圆周在几何上分成360°，这样计算的角度称为机械角度。电角度是计量电磁关系的角度，其计算公式为

电角度=极对数p×机械角度

4）槽距角α相邻槽之间的电角度叫槽距角，即

5）每极每相槽数q每个磁极下面每相绕组所占的槽数称为每极每相槽数，即

式中m——定子绕组相数。

q个槽所跨区域的电角度称为相带，三相绕组为60°相带。

6）线圈 组成交流绕组的单元是线圈，线圈通常由多匝串联成，引出两个出线端，一个称首端，另一个称末端。

7）极相组 将一个磁极下属于同一相的q个线圈按照一定方式串联成组，称为极相组。

三相绕组要产生对称的旋转磁场，就要求绕组对称地分布在定子槽中，各相对应边互差120°，且每一个极相组中所有电流的方向一致。

2.绕组展开图的画法

从绕组展开图中可以了解电动机的定子槽数、极数、绕组节距等，为电动机的重绕提供方便。

（1）单层绕组展开图

单层绕组的每一个槽内只有一个线圈边，整个绕组的线圈数等于总槽数的一半，这种绕组根据端部连线的不同分为链式、同心式、交叉式三种主要形式。

现以定子槽数Z=24、2p=4定子绕组为例说明单层链式绕组展开图的画法。

1）画槽、编序号 将24个槽用24根竖实线等距离画出，并依次编号，每一竖实线代表相应的槽及线圈边，如图2-43a所示。

2）定极距、标出极性 在整个定子槽上画一直线，再按极数均分，即极距槽。然后标出极性（标出每个磁极下的电流方向），根据同一相绕组边在同一极性下电流方向相同，在不同极性下电流方向相反的原则，标出每个磁极下的电流方向，设N极由下朝上，则S极由上朝下，如图2-43b所示。

图2-43 三相单层链式绕组

图2-43 三相单层链式绕组（续）(www.xing528.com)

3）分相带、标出每极每相槽数 将每个磁极下的槽数分为三个相带，每极每相占60°电角度位置。即每极每相槽数槽，如图2-43c所示。

4）定节距 采用整距绕组，y=τ=6，即若一个线圈边在第1槽，则它的另一个线圈边在第7槽。

5）确定各相绕组的引出线 根据各相对应边互差120°电角度，标出各相的首端和尾端。如果U相绕组的首端U₁选在第1槽，则V相、W相的首端V₁、W₁分别在第5、第9槽，同理可知：20槽、24槽、4槽分别为三相绕组的尾端U₂、V₂、W₂，如图2-43d所示。

6）连接成绕组 先将U相的线圈按电流方向从首端至尾端依次串联起来，就组成U相绕组，如图2-43e所示；再将V相和W相的线圈串联起来，即成三相单层链式绕组，如图2-43f所示。注意，因为三相电流的实际方向不可同时为正（或负），当两相为正方向时，另一相必为反向。所以，U、V两相顺电流方向串联时，W相要逆电流方向串联。

熟悉上述绘图步骤后，可很容易画出其他槽数、极数的展开图。

图2-44所示为三相24槽2极单层同心式绕组的展开图。

图2-44 24槽2极单层同心式绕组的展开图

a）U相绕组的展开图 b）三相绕组的展开图

图2-45所示为三相36槽4极单层交叉式绕组的展开图。

图2-45 三相36槽4极单层交叉式绕组的展开图

（2）双层绕组展开图

双层绕组的每一槽中有两个线圈边，整个绕组的线圈数等于定子槽数。若将线圈的一条边置于某一个槽的上层，则另一条边置于相隔节距为y₁的下层。

双层绕组展开图的画法与单层绕组基本相同，画槽时，每槽用一实线表示上层线圈边，虚线表示下层线圈边，槽号与上层线圈边号一致。

图2-46所示为三相36槽4极双层绕组的展开图。

图2-46 三相36槽4极双层绕组的展开图

（3）三相绕组圆形接线图

在工厂中常采用圆形接线图来指导接线，圆形接线画法简单，极相组间的连接清楚，它是用一段带箭头的圆弧表示一个极相组，圆弧上的箭头表示所在极相组中电流的方向。

下面以三相4极电动机为例说明其绘制步骤：

1）根据电动机极相组数画出圆弧段，三相4极异步电动机共有12个极相组，画出12个圆弧段。

2）依次给每个圆弧段编号。根据三相绕组60°相带分布原则，12个极相组的序号应交替出现，所以极相组1、4、7、10为U相，2、5、8、11为W相，3、6、9、12为V相，如图2-47a所示。

图2-47 三相4极电动机绕组的圆形接线图

a）12个极相组及其电流方向 b）三相绕组圆形接线图

3）确定引出线首端。由于各相绕组在空间位置上彼此互差120°电角度，则极相组1、3、5的首端分别为U相、V相、W相的首端U₁、V₁、W₁。

4）确定各极相组中电流的方向。因三相电流的方向不可同时为正（或负），当其中两个为正向时，另一相则为反向，因此各相邻极相组中的电流方向是相反的，即箭头方向应为正、反、正、反间隔。

5）连接同相的极相组。沿着电流方向分别把各相的极相组连接起来，形成三相绕组，如图2-47b所示。也可根据需要把每相的四个极相组，接成两个或四个并联支路。