基于三相交流繞組的布線與研究

王　恒，張　揚，萬玉吉

（南陽農業職業學院，河南南陽　473000）

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基于三相交流繞組的布線與研究

王恒，張揚，萬玉吉

（南陽農業職業學院，河南南陽473000）

摘要：三相交流繞組是電機設計及電機維修人員必須掌握的技術環節。為了掌握其布線規律，從參數的設計→劃分電流的瞬時方向→一相繞組最佳形式的確定→畫三相布線圖，形象直觀地研究了三相交流繞組的形成過程。在畫布線圖的過程中，只要遵守布線圖的四點原則，就能設計出最佳的三相交流繞組。

關鍵詞：極距；節距；相帶；槽距角

0　引言

三相交流繞組在實際中應用非常廣泛，如三相電動機中，三相發電機中，三相起動機中……都離不開三相交流繞組。由于三相交流繞組是電機的核心部分，布線技術復雜又極易燒壞，為此，以3相4極36槽為例來研究三相交流繞組的布線原則，以滿足電機設計及維修人員的工作需要。

1　設計參數

在三相交流繞組的布線之前，必須掌握極距、節距、槽距、相帶、相位差這五個參數[1]。

1.1設計極距（τ）

三相交流繞組通入三相交流電后，會形成N、S、……這樣的多對磁極，這些磁極會朝一個方向旋轉，就形成了旋轉磁場。相鄰兩磁極中心線之間所占有的槽數叫極距（τ），那么，3相4極 36槽交流繞組的極距為τ=Z∕2P =36∕2×2=9（槽），其中，Z為槽數，P為磁極對數。

1.2設計槽距角（α）

一對磁極（N、S）所形成的電角度為360°，當電機有P對磁極時所形成的電角度為P×360°。

相鄰兩槽中心線之間的電角度叫槽距角（α），那么，3相4極36槽交流繞組所形成的槽距角α=P×360°/Z=2×360°/36°=20°。

1.3設計相帶（Q）

每個極距中的每相繞組所占有的槽數叫相帶（Q）[2]，那么，3相4極36槽交流繞組的相帶為Q=τ/3=9/3=3（槽）。

1.4設計相位差（△?）

三相交流繞組分別用U、V、W表示，它們的首端U1、V1、W1依次相隔的槽數叫相位差（△φ），由電工理論知，三相交流電源電壓的相位差為120°電角度，這就要求三相交流繞組也要與之對應，那么，3相4極36槽交流繞組的相位差為△φ=120°/α=120°/20°=6(槽)。

1.5設計節距（Y）

一個線圈的兩個有效邊所間隔的槽數叫節距（Y），例如，一個線圈的左邊在第3槽，右邊在第11槽，則該線圈的節距為Y=11－3=8（槽）。

不同的電機，節距不同，這是由電機的槽數、極數等條件決定，設計時需要先畫出多種布線圖之后，再結合布線的第四點原則，經分析后才能得出線圈的最佳節距。

2　劃分電流的瞬時方向

2.1劃分極距（τ）

①先畫出Z槽，并標上槽號；

②劃分出各極距，并標上N、S……名稱，那么，3相4極36槽交流繞組的各極距如圖1。

圖1　劃分極距

2.2劃分各相帶

把各極距劃分成三等分，并按U－W－V的規律標出各相帶的名稱，那么，3相4極36槽交流繞組的各相帶如圖2。

2.3標出電流的瞬時方向

由電工理論知，N極距與S極距各槽中電流方向總是相反，故按N極距中電流方向朝里，S極距中電流方向朝外的規律標出各槽中電流的瞬時方向[3]，那么，3相4極36槽交流繞組各槽中電流瞬時方向如圖3。

圖2　劃分相帶

圖3　標出電流瞬時方向

3　畫布線圖

布線圖包括端線圖和展開圖，特別是端線圖，它是往定子槽中下線的主要參考。

3.1布線原則

理論與實踐證明，各相繞組的布置應符合四條原則[4-5]：①同名相帶中布置同相線圈；②每個線圈的兩個有效邊要分別布置在N極與S極面下；③同相所有線圈要串聯，且要符合電流的瞬時方向；④線圈的節距以最短為好，以便節省銅線。基于這四條原則，便可確定出三相交流繞組的最佳布線形式、接線規律和線圈節距。

3.2任意一相繞組的布線形式

先按照各相繞組布置原則中的①、②、③，畫出3相4極36槽交流繞組中任意一相繞組的端線圖和展開圖，如圖4，它有4種形式。

圖4（a）為同心式繞組1，形成兩組；圖4（b）為同心式繞組2，形成四組；圖4（c）為鏈式繞組1，形成兩組；圖4（d）為鏈式繞組2（也叫交叉式繞組），形成四組。把這四種形式的節距進行統計，如表1。

再按照原則④進行分析，顯然，同心式2和鏈式2總節距最短，這就是最佳布線形式，這兩種形式在實際中都可采用。

圖4　任意一相繞組的布線形式

表1　各繞組形式的總節距

3.3三相繞組的端線圖

前面我們介紹了三相交流繞組的布線原則，分析出了3相4極36槽交流繞組的最佳形式，下面來介紹它的端線圖。

3.3.1同心式2的端線圖

①當3相4極36槽交流繞組采用同心式2時，在符合電流瞬時方向的原則下，對各組連線，其中一相繞組連線如圖5（a）。由此，總結出一相繞組的接線規律：反串連接，即組與組之間是頭接頭，尾接尾的連接；線圈節距：大組是Y1=7、Y2=9，小組是Y=7。

②由于三相繞組的結構是完全一樣的，為此，先確定出U相繞組（U1在第2槽），然后，旋轉120°電角度就得到V相（V1在第8槽），最后，再旋轉120°電角度就得到W相（W1在第14槽），本例中，U1、V1、W1依次相差6槽，如圖5（b）是形成的端線圖，它能形象地反映出三相繞組的所有信息。

3.3.2鏈式2的端線圖

當3相4極36槽交流繞組采用鏈式2時，在符合電流瞬時方向的原則下，對各組連線，其中一相繞組連線如圖6 （a），由此，總結出一相繞組的接線規律：反串連接，即組與組之間是頭接頭，尾接尾的連接；線圈節距：大組是Y=8，小組是Y=7。

與3.3.1同理，它的端線圖如圖6（b）。

圖6　鏈式2的端線圖及連線

4　三相繞組的下線

不論三相繞組采用同心式2，還是采用鏈式2，都可采用三平面下線法，即下完U相線圈，再下V相線圈，最后下W相線圈，其下線工藝可參考其他資料。

5　結束語

當系統地掌握了定子繞組的四條布線原則之后，對繞組的形式、接線規律和線圈節距這三個要素就有了一個清醒的認識，于是，對其他電機的研究也就順理成章了。

參考文獻：

［1］包玉華.電工學［M］.北京：北京煤炭工業出版社，1992.

［2］賈大義.常用電機原理與設計［M］.北京：北京輕工業出版社，1996.

［3］楊天明.電動機繞組維修技術［M］.北京：北京化學工業出版社，2006.

［4］黃永銘.電動機與變壓器［M］.北京：高等教育出版社，1993.

［5］松柏.電動機修理技術［M］.北京：北京科學技術出版社，1994.

(編輯：向飛)

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

作者簡介：第一王恒，男，1972年生，河南鎮平人，中級實訓教師。研究領域：機電與汽車維修。

收稿日期：2015－05－28

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

中圖分類號：TM303.1

文獻標識碼：A

文章編號：1009－9492 ( 2015 ) 11－0141－04