三相双层绕组的优化设计方法

双层绕组的每个槽内分作上下两层，每个线圈的一个边在一个槽的上层，另一个边则在另一个槽的下层，线圈的形式相同，因此线圈数等于槽数，比单层绕组的线圈数增加一倍，如图2.10所示。

图2.10　双层绕组放置示意图

双层绕组按连接方式分为叠绕组和波绕组两种，这里仅介绍双层叠绕组。叠绕组是指任何两个相邻的线圈都是后一个“紧叠”在另一个上面，故称为叠绕组。

【例2.5】 有一台Z=36，2p=4，a=1的交流电机，试绘制三相双层叠绕组的展开图。

（1）计算极距τ、每极每相槽数q和槽距角α。

（2）分相。将槽依次编号，绕组采用60°相带，则每个相带包含三个槽，相带和槽号的对应关系见表2.3。

表2.3　相带和槽号的对应关系（三相双层叠绕组）

（3）构成一相绕组，绘出展开图。以U相为例，分配给U相的槽为1、2、3，10、11、12，19、20、21和28、29、30四组，这里若选用短距绕组，（槽），上层边选上述四组槽，则下层边按照第一节距为7选择，从而构造成线圈（上层边的槽号也代表线圈号）。比如，第一个线圈的上层边在1槽中，则下层边在1+7=8槽中，第二个线圈的上层边在2槽中，则下层边在2+7=9槽中，依此类推，得到12个线圈。这12个线圈构成4个线圈组（4个极）。然后根据并联支路数来构成一相，这里a=1，所以将4个线圈组串联起来，成为一相绕组。

其他两相绕组可按同样方法构成，如图2.11所示。

图2.11　三相双层叠绕组U相展开图

从以上分析可以看出，双层绕组的每相绕组的线圈组数等于电机的磁极数。因此，每相绕组的最大并联支路数2a=2p。

叠绕组的优点是短距时能节省端部用铜和便于得到较多的并联支路数。缺点是线圈组间的连线较长，在多极电机中这些连接线的用铜量更大。

双层波绕组，它的相带划分和槽号的分配方法与双层叠绕组相同。它们的差别在于线圈端部形状和线圈之间的连接顺序不同。波绕组的优点是可以减少线圈组间的连接线，故多用在水轮发电机的定子绕组和绕线式异步电动机的转子绕组中。(www.xing528.com)

双层绕组的节距可以根据需要来选择，一般做成短距以削弱高次谐波，改善电动势波形。容量较大的电机均采用双层短距绕组。

小　结

三相绕组的构成原则要力求获得最大的基本电动势和磁动势，尽可能削弱谐波电动势，要保证三相绕组产生的电动势、磁动势对称，因此要求节距尽量接近极距。采用短距和分布绕组可削弱高次谐波，但短距和分布绕组对基波分量也有一定的削弱，应合理选择节距和每极每相槽数。

习　题

（1）试述交流绕组构成的原则。

（2）什么是极距？什么是槽距角α？什么是每极每相槽数q？

（3）一个整距线圈的两个边，在空间上相距的电角度是多少？如果电机有p对极，那么它们在空间上相距的机械角度是多少？

（4）一台三相单层绕组的交流电机，极数2p=6，定子槽数Z=48，求其极距τ、机械角度、电角度、槽距角α、每极每相槽数q。

（5）试述双层绕组的优点，为什么现代交流电机大多采用双层绕组（小型电机除外）？

综合实训

1.实训目标

熟悉三相异步电动机绕组结构。

2.实训要求

（1）三相异步电动机拆卸。

（2）三相异步电动机绕组重绕及嵌放（选做）。

（3）三相异步电动机绕组直流电阻测量。