淺談三相異步電動機定子繞組的繞制

摘要：隨著三相異步電動機的廣泛應(yīng)用，企業(yè)中需要大批熟練的機電維修人才，在電動機的維修中，定子繞組的繞制是電動機維修人員必須掌握的一項重要技能。在生產(chǎn)與教學(xué)相互融合的背景下，現(xiàn)結(jié)合具體的三相異步電動機定子繞組修理案例，以圖文并茂的方式，增強維修人員對定子繞組繞制的感性認(rèn)識，幫助維修人員更好地掌握三相異步電機定子繞組的繞制技能。

關(guān)鍵詞：定子繞組;極數(shù);單層鏈?zhǔn)嚼@組;疊繞式;繞組分布圓圖;嵌線

0 引言

三相異步電動機作為工業(yè)生產(chǎn)的主要電力拖動設(shè)備，在企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，因此企業(yè)對電動機修理方面的技能型人才有著大量需求。在三相異步電動機維修中，定子的重繞修理是重點和難點，本文以DY牌AEEF-AC型三相異步電動機定子重繞為例，闡述電動機維修人員需掌握的定子繞組的繞制技能。

1 拆除舊線圈

某工廠的風(fēng)機馬達(dá)繞組燒毀了，電動機繞組燒毀，除了使用不當(dāng)，也有可能是繞組絕緣體老化等造成的。維修人員首先需拆除電動機燒毀的舊繞組，清理干凈線槽。然后記錄電動機繞組有關(guān)參數(shù)，從銘牌上可知電動機型號為AEEF-AC，額定功率為1.5 kW，電動機轉(zhuǎn)速n=1 400 r/min，電動機磁極數(shù)是4極，磁極對數(shù)p=2。根據(jù)n1=60f/p，則電動機同步轉(zhuǎn)速n1=1 500 r/min。另外，維修人員通過測量舊繞組，測得繞線直徑？準(zhǔn)=0.80 mm（利用螺旋測微儀測量），每槽線圈匝數(shù)N=63匝，電動機總槽數(shù)z=24槽，還測得定子內(nèi)徑D=90 mm，定子鐵芯長度l=85 mm，定子槽高h(yuǎn)=18 mm。

2 繞線

根據(jù)定子槽數(shù)z=24槽，磁極數(shù)2p=4極，可得到極距τ=z/2p=24÷4=6槽，每極每相槽數(shù)q=z/（2×3p）=2槽。電動機功率比較小，采用單層鏈?zhǔn)嚼@組，并聯(lián)支路數(shù)α=1。為節(jié)省繞組材料，縮短線圈端部，線圈節(jié)距采用γ=5（1-6）槽。電動機有4個磁極，每相就有4組線圈。對于60°相帶，其均勻分布可得U相繞組的槽號，設(shè)定U1引出端是1號槽，因此可得U相槽號為1號、6號、12號、7號、13號、18號、24號、19號槽。根據(jù)線圈中的電流方向，采用“頭頭相連，尾尾相連”的反串接法，將U相線圈連接起來，便形成U相繞組的展開圖，如圖1所示。該電動機槽距角α=p×360/z=30°，各相繞組的電源引出線應(yīng)彼此相隔120°電角度，則120°電度角應(yīng)相隔4槽。從U1引出端對應(yīng)1號槽出發(fā)，沿著定子內(nèi)圓順時針方向相隔4槽的21號槽為V1引出端，則可得V相繞組的槽號為21號、2號、20號、15號、9號、14號、8號、3號槽;再從U1引出端對應(yīng)1號槽出發(fā)，沿著定子內(nèi)圓逆時針方向相隔4槽的5號槽為W1引出端，則W相繞組的槽號為5號、10號、11號、16號、17號、22號、23號、4號槽;將V相和W相同樣采用“頭頭相連，尾尾相連”的反串接法，形成V相和W相繞組的展開圖，最終可得到三相單層鏈?zhǔn)嚼@組的布線圓圖，如圖2所示。

繞線線模模心寬度τγ=5（1-6）槽，通過線模模心寬度公式τγ=π（D+h）γ/z=3.14×（90+18）×5÷24=70.65 mm;線模模心長度L=l+2d=85+（2×18）=121 mm，其中d是線圈直線部分伸出鐵芯的長度，一般d為14～30 mm，由于該電機容量較小，取d=18 mm;模心端部長度2C=Kτγ=1.25×70.65≈88.3 mm，K是系數(shù)，4極單層繞組K取1.25。同時，參考在拆除舊繞組時留下的線圈尺寸，再通過繞線機按照以上線模尺寸分別把三相線圈組繞線，如圖3所示，其中每相有4組線圈，每組線圈數(shù)S=1，三相共有線圈總數(shù)Q=12。

3 嵌線

24槽4極單層鏈?zhǔn)嚼@組的嵌線一般采用疊繞式嵌線方法，即嵌1、空1、吊2的嵌線方法，對照繞組布線圓圖（順時針方向）按照表1的嵌線順序嵌線：（1）把U相第1個線圈下層邊（單層繞組指端部壓在下邊）嵌在1號槽，如圖4所示，另一邊嵌在6號槽的上層邊（在嵌線前進方向后面，所以自然會壓在已嵌下層邊的上面）先吊起來不下線;（2）按順時針方向空24槽，把W相第4個線圈下層邊嵌在23號槽，另一邊嵌在4號槽的上層邊先吊起來不下線;（3）按順時針方向空22槽，把V相第1個線圈下層邊嵌在21號槽，另一上層邊嵌在2號槽;（4）順時針方向空20槽，把U相第4個線圈下層邊嵌在19號槽，另一上層邊嵌在24號槽;（5）順時針方向空18槽，把W相第3個線圈下層邊嵌在17號槽，另一上層邊嵌在22號槽;（6）順時針方向空16槽，把V相第2個線圈下層邊嵌在15號槽，另一上層邊嵌在20號槽;（7）順時針方向空14槽，把U相第3個線圈下層邊嵌在13號槽，另一上層邊嵌在18號槽;（8）順時針方向空12槽，把W相第2個線圈下層邊嵌在11號槽，另一上層邊嵌在16號槽;（9）順時針方向空10槽，把V相第1個線圈下層邊嵌在9號槽，另一上層邊嵌在14號槽;（10）順時針方向空8槽，把U相第2個線圈下層邊嵌在7號槽，另一上層邊嵌在12號槽;（11）順時針方向空6槽，把W相第1個線圈下層邊嵌在5號槽，另一上層邊嵌在10號槽;（12）順時針方向空4槽，把V相第4個線圈下層邊嵌在3號槽，另一上層邊嵌在8號槽。最后把吊起的U相第1線圈的上層邊嵌在6槽;把吊起的W相第4個線圈的上層邊嵌在4號槽這兩個邊俗稱吊把邊，是在所有下層邊沿定子內(nèi)圓順時針布完一周后，最后放下的上層邊。注意嵌線過程中先把絕緣紙放進線槽中，按照嵌線順序嵌線，壓實導(dǎo)線，理好線圈端部，每下完一槽后打入槽鍥封槽口。同相線圈的連接規(guī)律為上層邊與上層邊相連，下層邊與下層邊相連。這樣就把三相異步電動機定子繞組繞制完成，如圖5所示。另一種嵌線方法是整嵌式，就是嵌好一相，再嵌另一相，這里不作贅述。

4 浸漬烘干測試

維修人員接好三相引出線后，定子繞組要采用環(huán)氧無溶劑漆浸漬，一般要求浸烘2次，每次浸漬以后，應(yīng)將鐵芯上的余漆擦凈烘干，最后裝好轉(zhuǎn)子對三相異步電動機進行測試。

5 結(jié)語

三相異步電動機定子繞組的繞制，根據(jù)電動機容量、磁極數(shù)量等，可以采用不同的繞制方式。目前，常見的電動機定子繞組繞制主要有單層繞組繞制和雙層繞組繞制兩種，單層繞組按線圈的排列方法不同，又可分為單層鏈?zhǔn)嚼@組、單層交叉鏈?zhǔn)嚼@組、單層同心式繞組3種。雙層繞組是指電動機定子鐵芯的每個槽內(nèi)都有上、下2層繞組邊，嵌線操作中要求槽內(nèi)上層邊與下層邊之間進行絕緣處理，嵌線工藝比較復(fù)雜，雙層繞組多采用疊繞式，一般10 kW以上的三相交流電動機，其定子采用雙層繞組。這些繞組方式從電磁本質(zhì)上都是一樣的，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，確定組成三相繞組各導(dǎo)體在電動機槽中分布的規(guī)律，對應(yīng)形成固定的繞組分布圓圖。所以，在三相異步電動機定子繞組繞制過程中：（1）通過測量記錄舊繞組的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以制作成一張數(shù)據(jù)表格，使三相異步電動機的定子繞組相關(guān)參數(shù)一目了然。（2）通過計算確定線模模心尺寸，用繞線機對電動機定子繞組進行繞線。（3）通過繞組分布圓圖選擇疊繞式或整嵌式方式進行嵌線，在嵌線時需要準(zhǔn)備好嵌線材料和工具，材料主要有用于接線的絕緣管，用作槽絕緣、層間絕緣、端部絕緣的絕緣紙，還有制作好的槽楔等;嵌線工具主要有劃線板、壓線板、剪刀、橡皮錘、焊錫絲、電烙鐵等。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 孫增全.手把手教你修電機[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[2] 陳佳新，蔡信健.電機繞組修理速查手冊[M].福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2008.

收稿日期：2020-08-17

作者簡介：張志云（1973—），男，廣東梅州人，講師，高級技師，主要從事電子電工技術(shù)的教學(xué)與研究工作。