電樞繞組介紹

更新時(shí)間：2023-05-08 點(diǎn)擊次數(shù)：2967

電樞繞組：

電機(jī)的電樞中按一定規(guī)律繞制和連接起來(lái)的線圈組。它是電機(jī)中實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的主要組成部件之一。

組成電樞繞組的線圈有單匝的,也有多匝的,每匝還可以由若干并聯(lián)導(dǎo)線繞成。線圈嵌入槽內(nèi)的部分稱(chēng)有效部分，伸出槽外的部分稱(chēng)做連接端部，簡(jiǎn)稱(chēng)端部。

　　電樞繞組分直流電樞繞組和交流電樞繞組兩大類(lèi)。它們分別用于直流電機(jī)和交流電機(jī)。

　直流電樞繞組通常采用雙層繞組。線圈的有效部分包含左、右兩個(gè)有效邊。放在槽內(nèi)且靠近槽口的有效邊叫上層邊，靠近槽底的有效邊叫下層邊。

同一槽中上下層間用絕緣紙隔開(kāi)。同一線圈上下兩有效邊沿圓周方向的距離即為線圈的跨距，通常用槽距（兩相鄰槽間距離）的倍數(shù)表示。跨距約等于一個(gè)極距（相鄰兩磁極的距離，也常用槽距的倍數(shù)表示）。

　　每個(gè)線圈的兩個(gè)出線端連接到換向器的兩個(gè)換向片上，兩者在換向器圓周表面上相隔的距離稱(chēng)為換向器節(jié)距，用Ys表示。不同形式的繞組具有不同的換向器節(jié)距。

　　①疊繞組：有單疊繞組和復(fù)疊繞組之分。單疊繞組是將同一磁極下相鄰的線圈依次串聯(lián)起來(lái)，構(gòu)成一條并聯(lián)支路，所以對(duì)應(yīng)一個(gè)磁極就有一條并聯(lián)支路。單疊繞組的基本特征是并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù)。各條支路間通過(guò)電刷并聯(lián)。

　　單疊繞組線圈的換向器節(jié)距Ys=1。Ys>1者稱(chēng)復(fù)疊繞組。比較常用的是Ys=2的復(fù)疊繞組，又稱(chēng)雙疊繞組。

雙疊繞組在一個(gè)磁極下有兩條并聯(lián)支路。例如一臺(tái)四極直流電機(jī)，采用雙疊繞組時(shí),共有8條并聯(lián)支路。各條支路間也是通過(guò)電刷并聯(lián)。電刷組數(shù)等于電機(jī)的極數(shù)。其中一半為正電刷組，另一半為負(fù)電刷組。疊繞組的并聯(lián)支路數(shù)較多，它等于極數(shù)或?yàn)闃O數(shù)的整倍數(shù)，所以又叫并聯(lián)繞組。

　　②波繞組：有單波繞組和復(fù)波繞組。單波繞組的特點(diǎn)是將同極性下的所有線圈按一定規(guī)律全部串聯(lián)起來(lái)，形成一條并聯(lián)支路。所以整個(gè)電樞繞組只有兩條并聯(lián)支路。

波繞組從并聯(lián)電路連接原理上說(shuō),只需兩組電刷,即一組正電刷和一組負(fù)電刷。

然而，通常直流電機(jī)中波繞組的電刷組數(shù)仍然等于其極數(shù)，這是為了減輕電刷和換向片接觸面上的電流負(fù)荷，從而可以縮短換向器的長(zhǎng)度。此外，對(duì)線圈電流的換向也有好處。

　　直流電樞繞組常由于某種原因造成各并聯(lián)支路的電流不均勻分配,使銅耗增加,電樞繞組過(guò)熱；有時(shí)也會(huì)使電刷下發(fā)生有害的火花，給電機(jī)運(yùn)行帶來(lái)不利影響。

將電樞繞組內(nèi)部理論上的等電位點(diǎn)用導(dǎo)線直接連接，就可以改善電機(jī)的運(yùn)行條件。專(zhuān)門(mén)為此而設(shè)置的連接導(dǎo)線稱(chēng)為均壓線。

　③蛙繞組：由適當(dāng)配合的疊繞組和波繞組混合而成的一種直流電樞繞組。疊繞組和波繞組的線圈接在同一換向器上并聯(lián)工作，由于其線圈組合的外形很像青蛙而得名。這種繞組因波繞組線圈和疊繞組線圈之間互相起著均壓線作用，故無(wú)需另外加接均壓線。采用蛙繞組的直流電機(jī)有良好的運(yùn)行性能，故其應(yīng)用日益廣泛。

　　交流電樞繞組：交流電樞繞組可分為卷線式和籠式兩大類(lèi)：

　　卷線式繞組又有以下幾種分類(lèi)法：

　　①按相數(shù)分類(lèi)：有單相繞組和三相繞組。如果是三相的，要求三相繞組在磁場(chǎng)空間位置上對(duì)稱(chēng)分布，也就是各相間互差120°電角度。

　　三相繞組可接成星形(Y)或三角形(△)，例如為了降低起動(dòng)電流,使異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)接成Y形，而運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)接成△形。

　　還有一種星－三角混合的接法。這種混接可有串聯(lián)和并聯(lián)兩種。利用星－三角混接可以從三相電源中獲得相當(dāng)于十二相的電流系統(tǒng)。

　　并聯(lián)混接中星形繞組部分和三角形繞組部分之間容易產(chǎn)生環(huán)流，所以實(shí)際上采用的以串聯(lián)混接為多。

　　②按每相繞組在圓周上連續(xù)占有空間的電角度（俗稱(chēng)相帶）分類(lèi)：有120°相帶、60°相帶和30°相帶等繞組。

通常三相交流電機(jī)采用 60°相帶繞組。在相同串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)下,60°相帶繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)約比120°相帶繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大 15％以上。30°相帶繞組雖然可以進(jìn)一步提高繞組利用率，但由于其繞組制造復(fù)雜，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)提高不多，故僅用在一些有特殊要求的場(chǎng)合，例如用于高效率電動(dòng)機(jī)中。

　　③按槽內(nèi)線圈邊的層數(shù)分類(lèi)：有單層繞組、雙層繞組和單雙層繞組。

單層繞組多用于小功率電機(jī)。和雙層繞組相比，它的線圈數(shù)減半，故繞線及嵌線工作量較少。

雙層繞組可以任意選擇繞圈跨距以改善電動(dòng)勢(shì)和磁通勢(shì)波形，或用來(lái)削弱某一特定的有害諧波。它的所有線圈幾何尺寸一致，便于制造，并且端部結(jié)構(gòu)整齊，有利于散熱，機(jī)械強(qiáng)度也高。

因而，除了小型電機(jī)外，雙層繞組在所有容量范圍內(nèi)都得到了廣泛應(yīng)用。單雙層繞組是雙層短距繞組的一種變形，其性能和對(duì)應(yīng)的雙層短距繞組相同，但端部接線較短。線圈的幾何尺寸不等是它的一個(gè)缺點(diǎn)。

　　④按每極每相槽數(shù)q分類(lèi):有整數(shù)槽和分?jǐn)?shù)槽兩種。整數(shù)槽繞組應(yīng)用最為廣泛。

　　分?jǐn)?shù)槽繞組主要用以削弱同步電機(jī)中危害極大的齒諧波，改善電動(dòng)勢(shì)波形和減少表面損耗。在低速多極的水輪發(fā)電機(jī)中用得很多。與整數(shù)槽繞組相比，分?jǐn)?shù)槽繞組的磁通勢(shì)中諧波較多，必須防止可能引起的振動(dòng)和噪聲。

　　此外，單層繞組中還可按線圈端部的連接方法分為同心式、鏈?zhǔn)胶徒徊媸?種。

　　籠式繞組是異步電機(jī)中應(yīng)用的一類(lèi)交流電樞繞組。它的結(jié)構(gòu)和定子繞組很不相同。在異步電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心的槽內(nèi)各有一根導(dǎo)體條。

鐵心兩端槽口外有兩個(gè)端環(huán)分別將所有導(dǎo)體條的兩端都連接起來(lái)，成一短接的回路。如果去掉磁路部分的鐵心，只考慮導(dǎo)電的電路部分，則此繞組的形狀像一個(gè)籠子（見(jiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)），故得名。

籠式繞組的每根導(dǎo)體條就是一相。它可以和任意極數(shù)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相配合，在其中感生電流。籠式繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)很小，所以一般不需要絕緣。