上一期講了電機繞組所涉及到的基本術(shù)語和基本概念,,接下來講多相交流繞組的構(gòu)成,由于交流繞組的種類繁多,,本期先講三相整數(shù)槽單層繞組的構(gòu)成,。 1 交流繞組的構(gòu)成原則 交流繞組就是將各槽內(nèi)導(dǎo)體(有效邊)按電勢疊加的原則連接起來,構(gòu)成多相對稱的電路,。首先強調(diào)一個重要結(jié)論:交流繞組產(chǎn)生的電勢和磁勢以及最終體現(xiàn)出的電磁性能,,只與連接的導(dǎo)體有關(guān),而與連接的次序無關(guān),。也就是說,,只要連接的是同樣槽內(nèi)的導(dǎo)體,先連哪個后連哪個沒有關(guān)系,,最終體現(xiàn)出的電磁性能基本都是一樣的,,只是端部不同,可能會存在端部漏抗和直流電阻略有不同,。具體連接原則如下: ① 最大電勢疊加原則 在一定的導(dǎo)體數(shù)下,,合成的基波(工作波)電勢和磁勢最大。具體包括:單個線圈的兩個線圈邊合成的基波電勢和磁勢最大,;各線圈串聯(lián)以及各線圈組串聯(lián)時得到的基波合成電勢和磁勢最大,。 ② 非工作諧波最小原則 連接構(gòu)成繞組后產(chǎn)生的電勢和磁勢中,非工作諧波的成分應(yīng)盡量地小,。具體體現(xiàn)在:對于正弦波工作的繞組,,產(chǎn)生的電勢和磁勢盡量接近正弦;對于方波工作的繞組,,某些諧波可能也是工作波,,這些諧波也會產(chǎn)生有效轉(zhuǎn)矩,可以不予限制,,但有些諧波是非工作波,,在繞組連接時應(yīng)該盡量使這些非工作諧波最小。 ③ 對稱原則 多相繞組的空間布置應(yīng)對稱,;各相繞組產(chǎn)生的電勢和磁勢應(yīng)對稱,;每相繞組所占槽數(shù)、串聯(lián)的導(dǎo)體數(shù)應(yīng)相等,,各相電阻和電抗要平衡,。要滿足對稱原則的一個必要條件,就是電樞的總槽數(shù)必須能夠被相數(shù)整除,,即Z1/m=整數(shù),。 ④ 工藝性原則 由于繞組產(chǎn)生的電勢和磁勢只與所連接的導(dǎo)體有關(guān),,與連接次序無關(guān),因此先連哪個導(dǎo)體,、后連哪個導(dǎo)體取決于工藝性和經(jīng)濟(jì)性,,以工藝簡便易行、故障處理和維修方便為原則,。 ⑤ 經(jīng)濟(jì)性原則 由于導(dǎo)體的連接次序可以任意,,因此繞組連接時應(yīng)盡量使繞組端部最短,節(jié)省端部用銅量,,減小端部銅耗,。 以上原則有些可能是相互矛盾的,甚至在某些制約條件下可能無法同時滿足,,這就需要根據(jù)具體情況和主要因素進(jìn)行權(quán)衡,。 2 交流繞組的分類 交流繞組的分類方法很多: ① 按相數(shù)來分:可分為單相繞組和多相繞組。只有一相的繞組稱為單相繞組,;兩相及兩相以 上的繞組稱為多相繞組,。 ② 按槽內(nèi)導(dǎo)體層數(shù)分:可分為單層繞組、雙層繞組,。一個槽內(nèi)只有一層導(dǎo)體的叫單層繞組,;有兩層導(dǎo)體的叫雙層繞組,特殊情況時可能還有四層甚至更多層繞組(略),。 ③ 按每極每相槽數(shù)q來分:可分為整數(shù)槽繞組和分?jǐn)?shù)槽繞組,。q為整數(shù)的繞組稱為整數(shù)槽繞組;q為分?jǐn)?shù)的繞組稱為分?jǐn)?shù)槽繞組,。其中q=1時稱為集中繞組,,q≠1時稱為分布繞組。之所以叫集中繞組,,是指每極每相的感應(yīng)電勢和磁勢都是集中由一個線圈產(chǎn)生,,而不是由分布在不同槽內(nèi)的導(dǎo)體聯(lián)合產(chǎn)生,因此我們把q=1的繞組叫做集中繞組,。同理,,q≠1時,每極每相的感應(yīng)電勢和磁勢都是由分布在多個槽內(nèi)的導(dǎo)體聯(lián)合疊加產(chǎn)生,,因此稱其為分布繞組,。 ④ 按線圈的連接規(guī)律來分:可分為疊繞組、波繞組,、同心式繞組,、鏈?zhǔn)嚼@組、交叉式繞組等等多種型式的繞組,,具體在后續(xù)內(nèi)容中詳解,。 3 繞組的構(gòu)成過程及步驟 3.1 分相 分相就是把定子槽分配到各相中,對于m相Z1槽繞組,,每相可分得Z1/m個槽,,但并不是簡單地把相鄰的Z1/m個槽分配給一相即可,而是根據(jù)對稱原則和最大基波電勢疊加原則進(jìn)行分配,。具體分相步驟如下: ① 列出繞組的基本參數(shù),。主要包括:槽數(shù)Z1、相數(shù)m,、極數(shù)2p,。 ② 計算每極每相槽數(shù)q。 q=Z1/(2p·m) ⑴ 式中:Z1為定子槽數(shù),;p為極對數(shù),;m為相數(shù)。 ③ 給每個槽編號 首先沿定子內(nèi)圓周按轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向(通常為逆時針)依次給每個槽編號(1,,2,,3…)。 ④ 繪制槽電勢星型圖 由于定子槽是分布在p·360o的電角度內(nèi),,相鄰兩個槽內(nèi)導(dǎo)體感應(yīng)電勢的相位差就是一個電槽距角,。我們以槽號來命名該槽內(nèi)導(dǎo)體電勢(簡稱槽電勢)相量,把各槽內(nèi)導(dǎo)體的感應(yīng)電勢用相量圖來表示,,該相量圖稱為槽電勢星型圖,,槽電勢星型圖反映了各槽導(dǎo)體中感應(yīng)電勢的相位關(guān)系,所有定子槽內(nèi)導(dǎo)體的感應(yīng)電勢都分布在360o的電角度范圍內(nèi),,對于不同的極槽配合,,某些槽內(nèi)導(dǎo)體的感應(yīng)電勢相位可能會出現(xiàn)周期性重疊現(xiàn)象,每重疊一層,,我們稱之為一個單元電機,,關(guān)于單元電機的概念,后續(xù)詳述,。 ⑤ 劃分相帶 對于m相繞組,,每相的平均相帶即為180o/m,當(dāng)然實際的相帶可以是大小不等的,,但平均相帶仍然是180o/m,。關(guān)于不等相帶問題,后續(xù)詳述,。對于整數(shù)槽繞組,,都可以劃分為寬度相等的相帶,稱為等相帶。本著由淺入深的原則先介紹簡單的等相帶劃分,,不等相帶劃分將在分?jǐn)?shù)槽繞組中詳細(xì)講解,。 以三相繞組為例,按照最大基波電勢疊加原則,,首先將槽電勢星型圖上的所有相量劃分為六個180o/3=60o的相帶,,這樣將來每個相帶所屬的槽內(nèi)導(dǎo)體串聯(lián)會得到比較大的基波電勢;然后把這六個相帶分配到三相中去,。按照對稱原則,,三相繞組所屬的相帶必須互差120o,如果某個相帶被分配給A相,,那么B相的相帶應(yīng)該滯后A相120o,,C相的相帶應(yīng)該超前A相120o。根據(jù)最大基波電勢疊加原則,,與A相相帶成180o(反相)的相帶也應(yīng)該屬于A相,,但由于相位相反,因此稱為-A相帶,,通常記為X相帶,;同理與B相帶和C相帶相位相反的相帶分別記為Y相帶和Z相帶。這樣就把六個相帶全部劃分完畢,。按照從超前到滯后的順序,,各相帶的次序依次為A—Z—B—X—C—Y…。需要說明一下的是,,所謂從超前到滯后的順序:在定子圓周上看為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向(逆時針),,如圖1所示;在槽電勢星型圖上看為順時針,,因為通常定義相量是逆時針旋轉(zhuǎn)的,,順時針方向各相量依次滯后,參見后續(xù)各示例中的槽電勢星型圖,。
3.2 單線圈的構(gòu)成 為了講解繞組構(gòu)成的步驟連貫,,以下的步驟序號延續(xù)上面的序號。 ⑥ 連接兩個槽內(nèi)導(dǎo)體構(gòu)成單線圈 通過端部將兩個槽內(nèi)的導(dǎo)體連接起來組成一個單線圈,,單線圈可以是只有一匝的單匝線圈,,也可以是多匝線圈。應(yīng)該把哪兩個槽內(nèi)導(dǎo)體連接起來構(gòu)成單線圈呢,?根據(jù)最大基波電勢疊加原則,,當(dāng)然是把兩個互差180o電角度的兩個槽內(nèi)的導(dǎo)體反向串聯(lián)起來得到的基波電勢最大。如圖2所示,,互差180o電角度的槽內(nèi)導(dǎo)體,,如果一個導(dǎo)體正處于N極正下方,,則另一個導(dǎo)體就恰好處于S極的正下方,因此兩個導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢大小相等,,相位相反,,將二者反向串聯(lián)起來必然基波電勢最大。
說到這里,,需要補充介紹兩個個術(shù)語:一個是節(jié)距,,一個單線圈的兩個邊所跨越的距離稱為第一節(jié)距(簡稱節(jié)距),,用Y1來表示,,節(jié)距Y1即可以用所跨越的槽數(shù)表示,也可以用所跨越的弧長表示,,有時還可以用所跨越的電角度表示,。另一個術(shù)語是極距,所謂極距就是一個磁極在電樞圓周上所覆蓋的距離,,通常用τ來表示極距,,極距也可以用槽數(shù)、弧長或電角度表示,,用電角度表示時一個極距τ=180o電角度,。如果線圈節(jié)距Y1<τ,則稱為短距線圈或短距繞組,;如果線圈節(jié)距Y1=τ,,則稱為整距線圈或整距繞組;如果線圈節(jié)距Y1>τ,,則稱為長距線圈或長距繞組,。根據(jù)最大基波電勢疊加原則,整距線圈獲得的基波電勢最大,,但由于受某些條件制約,,或為了貫徹非工作諧波最小原則,有時也會采用短距或長距線圈,。整數(shù)槽單層繞組必須采用整距線圈,;整數(shù)槽雙層繞組,為了削弱諧波通常采用短距線圈,;分?jǐn)?shù)槽繞組受極槽配合制約可能會采用短距或長距線圈,。 3.3 極相組的構(gòu)成 ⑦ 連接單線圈構(gòu)成極相組 按照分相的結(jié)果,把同一相中一個相帶或若干個相帶中的各槽線圈串聯(lián)起來就構(gòu)成一個極相組,。并不是每個相帶中的線圈串聯(lián)都可以構(gòu)成一個完整的極相組,,構(gòu)成極相組的條件是同一相中的各極相組產(chǎn)生的電勢必須大小相等,相位相同或相反,,各極相組之間即可以并聯(lián)也可以串聯(lián),。關(guān)于如何才能構(gòu)成一個極相組,,后續(xù)會根據(jù)具體情況詳細(xì)講解,這里只是先提示一下,,現(xiàn)在不懂沒關(guān)系,。 3.4 相繞組的構(gòu)成 ⑧ 連接極相組構(gòu)成一相繞組 根據(jù)電磁設(shè)計的需要,把同一相的所有極相組通過串并聯(lián)連接起來就構(gòu)成了一相繞組,。 3.5 多相繞組的構(gòu)成 ⑨ 把每相繞組按要求連接起來構(gòu)成多相繞組 根據(jù)電磁設(shè)計需要,,把各相繞組連接起來就構(gòu)成了多相繞組。最為常見的三相繞組一般有兩種連接方式,,一個是星形連接(Y接),,另一種是三角形連接(Δ接)。特殊情況下還有一些其他連接方式,,如延邊三角形連接,、雙星型連接、還有時三相首尾都引出,,供H橋連接等等,。這些特殊連接方式本文不做詳細(xì)介紹。 ⑩ 繪制繞組展開圖,。 交流繞組的構(gòu)成和連接關(guān)系,,通常用繞組的展開圖來體現(xiàn)。所謂繞組展開圖,,就是把定子鐵心沿母線剖開并展平,,從定子內(nèi)表面觀察繞組連接關(guān)系的視圖。 以上這十個步驟就是多相交流繞組的構(gòu)成全過程,,適用于各種繞組,,以后BOSS們要設(shè)計交流繞組就按上述十步走即可。由于前面講的這十個步驟都是繞組構(gòu)成過程中的通用做法,,沒有結(jié)合實例,,可能BOSS們依然云里霧里不知所云,對某些步驟難以理解,,接下來我們就以幾個示例來詳細(xì)介紹一下三相整數(shù)槽單層繞組的構(gòu)成方法,,注意是三相、整數(shù)槽,、單層繞組,,單層繞組與雙層繞組的最大區(qū)別就是:由于單層繞組每個槽內(nèi)只有一層導(dǎo)體,而一個線圈需要有兩個線圈邊,,因此單層繞組的單線圈總個數(shù)等于總槽數(shù)的一半,;雙層繞組由于每槽內(nèi)有兩層導(dǎo)體,因此雙層繞組的線圈總個數(shù)就等于總槽數(shù),。由于雙層繞組的線圈個數(shù)比單層繞組多了一倍,,因此繞組連接更加靈活多樣,。本著由簡到繁的原則,本期只講單層繞組,,至于其它繞組如雙層繞組,、分?jǐn)?shù)槽繞組以及其它多相繞組,后續(xù)會分別單獨講解,。 【示例1】 兩極六槽三相單層繞組 按照由淺入深的原則,,我們從最簡單的兩極六槽三相單層繞組講起,可能有的BOSS不耐煩了,,覺得這也太小兒科了,!是的,這個繞組的確很簡單,,但我們還是要從這個最簡單的繞組講起,,其原因:一是我們要考慮到初學(xué)者的基礎(chǔ),;二也是最重要的原因,,就是繞組雖然簡單,但我們能夠從中得出一些復(fù)雜繞組的擴(kuò)展分析方法和一下普遍性的結(jié)論,,更便于后面復(fù)雜繞組的理解,。如果您是在電機行當(dāng)里混了多年的老法師,還是覺得這實在太無聊,,那也沒關(guān)系,,你就跳過這段,不過我還是要溫馨提醒一句,,繞組雖然簡單,,但步驟一點也不會少,而且一定有您以前沒有想到的深度,,有可能您在閱讀后面的內(nèi)容時發(fā)現(xiàn)有不連貫的跳躍感,,您還得回來補習(xí)這一段。OK,!接下來我們就按部就班地介紹這個最簡單繞組的構(gòu)成方法: ① 電機繞組基本數(shù)據(jù):m=3相,,Z1=6槽,2p=2極,。 ② q=Z1/(m·2p)=6/(3·2)=1,,即每極每相槽數(shù)為q=1,為整數(shù)槽集中繞組,。 ③ 給每個槽編號,。沿定子內(nèi)圓周按轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的順序給六個槽依次編號(1#~6#),如圖3所示,。
④ 繪制槽電勢星型圖,。由于是兩極電機,,那么這六個槽就分布在360o的電角度內(nèi),電槽距角α=360/6=60o,,即相鄰兩個槽內(nèi)導(dǎo)體的感應(yīng)電勢的相位就相差60o電角度,,各槽導(dǎo)體的相位順序依次為1—2—3—4—5—6—1…循環(huán)。我們以槽號來命名該槽電勢相量,,把各槽電勢用相量圖來表示,,如圖4所示,該相量圖的形狀好像一個閃光星星,,因此稱為槽電勢星型圖,。
由圖4可見,1#相量超前2#相量60o,,2#相量超前3#相量60o,,3#相量超前4#相量60o…依次循環(huán)。 ⑤ 劃分相帶,。對于三相繞組,,可分為六個60o相帶,由于總槽數(shù)為6,,也是6個相帶,,因此每個相帶60o內(nèi)只包括一個槽,反過來說,,一個槽就占據(jù)了60o電角度,。假設(shè)把1#槽所在的相帶分配給A相,那么根據(jù)對稱原則,,B相相帶應(yīng)該滯后A相120o電角度,,C相的相帶應(yīng)該滯后B相120o電角度,因此3#槽所在的相帶就應(yīng)該分配給B相,,5#槽所在的相帶就應(yīng)該分配給C相,。由于4#槽所在的相帶與1#槽所在的相帶相位相反,因此4#槽所在的相帶為-A相帶,,記為X,;同理6#槽所在的相帶記為Y;2#槽所在的相帶記為Z,,分相結(jié)果如圖4所示,。由圖可見,沿著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的相帶順序依次為A—Z—B—X—C—Y—A…循環(huán),,這個規(guī)律適用于各種類型的三相繞組,。 ⑥ 單線圈的構(gòu)成。如前所述,,通過端部將兩個槽內(nèi)的導(dǎo)體連接起來組成一個單線圈,。應(yīng)該把哪兩個槽內(nèi)的導(dǎo)體連接起來呢,?根據(jù)基波電勢最大原則,當(dāng)然是要把相位差180o電角度的兩個槽內(nèi)導(dǎo)體反向串聯(lián)起來合成的基波電勢最大,!此時節(jié)距Y1=τ,,因此該線圈是整距線圈,對于單層繞組來講,,沒有其它選擇,,只能構(gòu)成整距線圈,因此整距線圈是單層繞組的必然選擇,!對于本例就是將1#槽內(nèi)導(dǎo)體和4#槽內(nèi)導(dǎo)體反向串聯(lián)起來構(gòu)成A相的一個單線圈,;同理將3#槽內(nèi)導(dǎo)體和6#槽內(nèi)導(dǎo)體反向串聯(lián)起來構(gòu)成B相的一個單線圈;將5#槽內(nèi)導(dǎo)體和2#槽內(nèi)導(dǎo)體反向串聯(lián)起來構(gòu)成C相的一個單線圈,。 ⑦ 極相組的構(gòu)成,。對于本例,由于每相只有一個線圈,,因此這一個線圈也就是一個極相組,,三相共三個極相組,。 ⑧ 相繞組的構(gòu)成,。對于本例,由于每相只有一個線圈、一個極相組,,因此它們也就分別是三相的相繞組。 ⑨ 三相繞組的構(gòu)成,。把上述三個相繞組可以接成星接或角接就構(gòu)成了三相繞組,。 ⑩ 該繞組的展開圖及繞組在各槽內(nèi)分布如圖5a、b所示,。
上述繞組如果有一個兩極轉(zhuǎn)子沿逆時針方向旋轉(zhuǎn),,在三相繞組中就會感應(yīng)出三相電勢,三相電勢的波形如圖5c所示,,可見三相電勢是互差120o相位的對稱三相電勢,。 本例兩極六槽單層繞組是三相交流電機最簡單的繞組,通常是用來講解交流電機的原理時采用的電機模型,,因此它是一個原理模型,,主要展現(xiàn)了電機繞組產(chǎn)生三相對稱感應(yīng)電勢的原理,之所以用這個繞組作為示例,,目的也是為了說明三相繞組的構(gòu)成原理,,但本示例并不能全面反映繞組構(gòu)成過程的所有概念和細(xì)節(jié),從前面的講解中也可以清楚地看到:由于是q=1的集中繞組,,因此不能展現(xiàn)出分布繞組的概念和意義,;第⑥步驟沒有更多的選擇來體現(xiàn)短距,、長距線圈的構(gòu)成方法;第⑦,、⑧步驟更是沒有實質(zhì)性內(nèi)容,,所以也沒有展現(xiàn)出極相組以及相繞組的構(gòu)成過程。實際的電機也很少采用這種極槽配合的繞組,。 【示例2】 兩極12槽三相單層繞組 為了進(jìn)一步說明繞組的某些概念和構(gòu)成方法,,我們不失一般性地再用一個兩極12槽單層繞組來全面展示一下繞組的構(gòu)成過程。關(guān)于繞組構(gòu)成的步驟前面的示例已經(jīng)講得很清楚了,,我們就不重復(fù)所有的步驟,,只是對某些步驟中沒有充分展示的概念和繞組構(gòu)成的靈活性方面進(jìn)行補充講解。 (一)關(guān)于分布繞組的理解 本例中q=12/3/2=2≠1,,因此是一個分布繞組,。如果只是死套概念q≠1就是分布繞組,可能你對“分布”和“集中”的差別理解并不深刻,,如何來理解更加深刻呢,?我們再把圖4所示集中繞組的槽電勢星型圖照搬過來放在圖6a,以便與圖6b所示本例q=2繞組的槽電勢星型圖做一下對比,。 圖6a中每個相帶只包括一個槽,,所有該相帶的導(dǎo)體都集中在這一個槽里,因此我們叫它“集中”繞組,。這種繞組由于槽數(shù)很少,,必然槽距很大;若同樣的總導(dǎo)體數(shù)放在一個槽里,,就必然需要開很大的槽面積,,這樣在定子內(nèi)圓周上的齒槽就顯得很不協(xié)調(diào)。試想,,如果把這些導(dǎo)體分散放在兩個(甚至更多個)槽里,,就會協(xié)調(diào)許多,因此自然就想到了在一個相帶里,,把一個槽變成兩個槽(甚至更多槽),,這樣就變成了圖6b所示的q=2的槽電勢星型圖,此時槽距角α=360/12=30o,,兩個相鄰槽分布在一個相帶里,,相帶仍然是60o相帶。然后把原來“集中”在一個槽里的導(dǎo)體“分散布置”(簡稱“分布”)在兩個槽里,,這樣把所有的導(dǎo)體串聯(lián)起來,,產(chǎn)生的合成感應(yīng)電勢的相位仍然會與原來集中在一個槽里時的合成電勢相位完全一致,三相的相位差仍然是互差120o的對稱繞組,因此這就誕生了傳說中的“分布繞組”,!我們把上述一個相帶里只包括一個槽裂變成兩個槽的這波騷操作叫做“裂槽”,,根據(jù)需要,只要把集中繞組的一個槽適當(dāng)裂變?yōu)槎鄠€槽,,定子內(nèi)圓周上的齒槽分布就會看著舒服多了,。當(dāng)然,把集中繞組變成分布繞組不僅僅是為了看著舒服,,更重要的是分布繞組會比集中繞組的電磁性能更好,,更有利于削弱高次諧波,這個意義才更大,。 說了半天分布繞組的好處,,其實它也有缺點。導(dǎo)體分布在兩個槽內(nèi)后,,雖然合成電勢的相位沒有變化,,但在合成電勢的大小方面,由于集中布置時合成電勢大小就是各導(dǎo)體電勢直接代數(shù)相加,;而分散布置時,,兩個槽內(nèi)導(dǎo)體的電勢必須是相量相加,由于兩槽內(nèi)導(dǎo)體電勢存在一定的相位差,,因此分布繞組的合成電勢幅值必然會小于集中繞組的合成電勢幅值,,也就是說,在感應(yīng)電勢大小方面,,分布繞組的感應(yīng)電勢是有損失的,,必須在原來集中繞組感應(yīng)電勢的基礎(chǔ)上打一個折扣,但與削弱高次諧波相比,,這個損失還是值得的,。這個折扣被稱為“分布系數(shù)”,關(guān)于分布系數(shù)的概念,,后續(xù)還會詳述。 通過上面的講解,,您是否對分布繞組的概念有了更加深刻的理解呢,?啥也別說,記住看完擴(kuò)散并打賞,! (二)單線圈的構(gòu)成 本例中q=2,,這就給第⑥步驟——單線圈的構(gòu)成提供了多種靈活的選擇。對于單層繞組,,當(dāng)然還是要A相帶中的兩個槽(1#和2#)內(nèi)導(dǎo)體分別與X相帶中的兩個槽(7#和8#)內(nèi)導(dǎo)體連接構(gòu)成單線圈,,但這里就有了三種選擇:一是1~7,2~8構(gòu)成兩個單線圈,,如圖7a所示,;二是1~8,,2~7構(gòu)成兩個單線圈,如圖7b所示,;三是1~8,,2~7構(gòu)成兩個單線圈,如圖7c所示,。
由圖可見,,三種單線圈連接方式不同,各有特點,,圖7a所示的連接方式叫作疊繞組方式,,其特點是兩個單線圈的節(jié)距相等,也稱等繞組,,兩線圈的端部一個疊在另一個上面,,因此稱其為疊繞組;圖7b和圖7c兩種連接方式雖然連接的槽內(nèi)導(dǎo)體是一樣的(都是1~8,,2~7),,但二者端部不一樣,圖7b所示的連接方式叫作同心式繞組方式,,其特點是兩個單線圈的節(jié)距不同,,2~7的線圈是一個短距線圈,1~8的線圈是一個長距線圈,,二者組成了一個像同心圓一樣的形狀,,因此稱其為同心繞組;圖7c所示的連接方式叫作鏈?zhǔn)嚼@組方式,,其特點是兩個單線圈的節(jié)距相同,,2~7的線圈是一個短距線圈,1~8的線圈同樣是一個短距線圈,,只不過其端部的跨接與2~7線圈相反,,二者組成了一個像鏈條環(huán)一樣的形狀,因此稱之為鏈?zhǔn)嚼@組,。 在經(jīng)濟(jì)性方面,,以上三種連接方式同樣各具特點,圖7a疊繞組的兩個單線圈節(jié)距相同,,都是整距Y1=6,,即端部跨越6槽;圖7b同心式繞組的兩個單線圈一個短距Y1=5,,一個長距Y1=7,,但平均跨距仍然是6,因此這兩種繞組的端部用銅量基本相等。圖7c鏈?zhǔn)嚼@組的兩個單線圈一模一樣,,且都是短距線圈,,節(jié)距都是Y1=5,比前面兩種接法的繞組端部跨距短,,因此這種繞組端部用銅量會小,,可以節(jié)省成本。 從工藝性方面看,,對于本例來講,,由于是單層繞組,通常是散嵌繞組,,三種繞組的工藝性相當(dāng),,工藝性都不錯。如果是其他型式的繞組,,如雙層繞組,、成型繞組等,通常是疊繞組端部更加整齊美觀,,且由于是等繞組,,所有線圈都一模一樣,因此模具種類會少,,有利于工藝性,。另外通常同心式繞組更便于機械嵌線。 (三)極相組的構(gòu)成 以上三種繞組型式中,,圖7a疊繞組的兩個單線圈中電勢存在相位差,,二者不能并聯(lián),必須串聯(lián),,因此這種接法每相只能構(gòu)成一個極相組,;圖7b同心式繞組的兩個單線圈雖然電勢相位相同,大小也相同,,但由于兩個線圈的端部跨距不同,,導(dǎo)致兩個線圈的直流電阻和端部漏抗就不同,它們之間也只能串聯(lián)不能并聯(lián),,因此這種接法也只能構(gòu)成一個極相組,;圖7c鏈?zhǔn)嚼@組的兩個單線圈一模一樣,兩個線圈電勢大小相等,、相位相同,直流電阻和電抗也相同,,它們之間即可以串聯(lián)也可以并聯(lián),,因此這種接法就可以構(gòu)成兩個極相組。 (四)相繞組的構(gòu)成 以上三種接法中,前面兩種都只能構(gòu)成一個極相組,,因此它們都只能是一路并聯(lián)構(gòu)成一個相繞組,;最后一種鏈?zhǔn)浇臃?gòu)成了兩個極相組,它們即可以串聯(lián)構(gòu)成一個相繞組,,也可以并聯(lián)構(gòu)成一個相繞組,,因此這種連接方式的最大并聯(lián)支路數(shù)是2。 【示例3】 四極24槽三相單層繞組 之所以再講這樣一個示例,,是因為【示例2】雖然比較全面地反映了單層繞組的連接規(guī)律,,但這個示例只有一對極,在槽電勢星型圖方面仍然不能展現(xiàn)出多對極時的重疊情況,,為此我們再用一個兩對極的示例來補充展示一下多對極時槽電勢星型圖與一對極有什么差別,,同時也可以看出多對極時,繞組的連接方式可以更加靈活多樣,。
(一)多對極時的槽電勢星型圖 就本例來講,,q=24/4/3=2,與示例2的每極每相槽數(shù)相同,,都是q=2,。由于是兩對極24槽,每對極下同樣是12槽,,如果前12個槽(1#~12#)位于第一對極下,,那么后12個槽(13#~24#)就位于第二對極下,電槽距角α=2·360o/24=30o,,同樣與示例2相同,。這樣前12個槽與后12個槽在其極對數(shù)下的相對位置就是一一對應(yīng)的,也就是說1#槽的槽電勢與13#槽電勢相位相同,;2#槽電勢與14#槽電勢相位相同,;3#槽電勢與15#槽電勢相位相同…以此類推。因此如果畫出槽電勢星型圖就會發(fā)現(xiàn)前12個槽與后12個槽的槽電勢星型圖是完全重合的,,為了便于比較,,我們再把示例2與本例的槽電勢星型圖放在一起,如圖8a,、圖8b所示,。 由圖可見,二者圖形是一樣的,,所不同的是本例的槽電勢星型圖中每個槽電勢相量標(biāo)注了兩個槽號,,其它都完全一樣,相帶劃分也完全一樣,,只不過由于本例有兩層重疊,,因此每個相帶標(biāo)記中就包含了兩個相帶,。 由本例推而廣之,得出一個推論:對于多對極整數(shù)槽繞組,,每對極下的槽電勢都是呈周期性重復(fù)的,,有多少對極,槽電勢星型圖就重疊多少層,,也就是說,,重疊的層數(shù)與極對數(shù)相等,我們把一對極及其所屬的槽數(shù)稱為一個單元電機,,有多少層重疊,,就叫有多少個單元電機,因此對整數(shù)槽電機,,單元電機個數(shù)就是極對數(shù),。 (二)單線圈的構(gòu)成 由于本例包括了兩個單元電機,每個單元電機與示例2相同,,都是兩極12槽,,因此單線圈的構(gòu)成也是一樣的,也有三種連接方式:疊繞組,、同心式繞組,、鏈?zhǔn)嚼@組。只不過由于多了一個單元電機單線圈個數(shù)會多出一倍,。如圖9a,、b、c所示即為三種連接方式的單線圈,。
(三)極相組的構(gòu)成 由圖9可見,,上述三種連接方式,前兩種每相只能構(gòu)成兩個極相組,,后一種鏈?zhǔn)浇臃梢詷?gòu)成四個極相組,。 (四)相繞組的構(gòu)成 由于圖9中前兩種連接方式每相只能有兩個極相組,它們可串可并,,因此每相的最大并聯(lián)支路數(shù)是2,;后一種連接方式每相有四個極相組,因此后一種的每相最大并聯(lián)支路數(shù)是4,。根據(jù)需要將各極相組連接起來就構(gòu)成了一個相繞組,。 以上論述可見,對于整數(shù)槽單層繞組而言,,采用疊繞組和同心式繞組接法時,,每相的極相組數(shù)與極對數(shù)相等,即每相的最大極相組數(shù)是p,,最大并聯(lián)支路數(shù)也為p,;采用鏈?zhǔn)浇臃〞r,,每相的極相組數(shù)最多可以是2p,最大并聯(lián)支路數(shù)也是2p,,因此鏈?zhǔn)浇臃▽τ谙嗬@組的構(gòu)成更具靈活性。需要特別說明一下,,以上示例2和示例3講得都是q為偶數(shù)的單層繞組,,這種繞組的單線圈可以接成鏈?zhǔn)浇臃ǎ肯嘧畲蟛⒙?lián)支路數(shù)可以是2p,,但如果q為奇數(shù),,則構(gòu)不成鏈?zhǔn)浇臃ǎ驗槠鏀?shù)不能平均分為兩份使其端部分別向兩側(cè)連接,,因此對于q為奇數(shù)的電機,,最大并聯(lián)支路數(shù)只能是p。這一點BOSS們一定要特別注意,!切記,! 關(guān)于q為奇數(shù)的繞組,還想用一個示例來詳細(xì)講解一下,,考慮到篇幅所限,,就不詳細(xì)講了,這里只給出一個四極36槽,,q=3的繞組展開圖,,如圖10所示。
由圖可見,,這種接法無法等分成四個相同的“鏈”,,只能分成兩個“大圈”鏈和兩個“小圈”鏈,兩個“大圈”單線圈和一個“小圈”單線圈”串聯(lián)構(gòu)成一個極相組,,共兩個極相組,,這種“大圈”加“小圈”的連接方式我們稱為交叉鏈?zhǔn)浇臃ǎ瑘D10是把兩個極相組串聯(lián)構(gòu)成了一相繞組,,也可以把兩個極相組并聯(lián)構(gòu)成一相繞組,,最大并聯(lián)支路數(shù)為2。BOSS們自己看,,自己琢磨吧,。 本期主要講解了三相整數(shù)槽單層繞組的構(gòu)成方法和步驟,由于篇幅所限,,后面的示例并沒有完整地按所有步驟去講解,,只是針對不同示例之間的區(qū)別進(jìn)行了補充說明,希望有興趣的初學(xué)者在看完這些補充內(nèi)容后,,完整地按前面所講的步驟,,完成后面這些示例的全過程,,以便更深刻地理解。學(xué)習(xí)就是這樣,,聽完老師講課后,,重要的是課后練習(xí),只有多練習(xí),,才能深刻理解掌握,,這也算是個課后作業(yè)吧。下課,!
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