电机拆装与维修.docx
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电机拆装与维修
电机模块
教学目的:
通过对三相异步电动机的学习,使学生掌握电动机的工作原理、定子绕组展开图的画法及定子绕组的连接。
教学重点:
定子绕组展开图的画法及定子绕组的连接。
教学难点:
定子绕组展开图的画法
教学内容:
电动机是根据电磁感应原理,把电能转换为机械能、并输出机械转矩的原动机。
电动机可分为交流电动机和直流电动机两大类。
一、三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机中最常见的是三相感应电动机,它主工是由定子和转子两个基本部分组成;转子又可分为笼型和绕线型两种。
1、定子定子主要由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。
2、定子绕组定子绕组是用来产生磁场的,它由三相对称绕组组成。
三个绕组在定子空间互成120°。
3、转子转子是电动机的转动部分。
它的作用就是带动其它机械设备旋转作工。
转子主要由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成
(1)笼型转子笼型转子的铁心槽内放置裸铜条,铜条的两端用短路环焊接起来形成鼠笼的样子。
(2)绕线型转子绕线型转子绕组和定子绕组相似,由绝缘导线制成绕组元件,嵌放在转子铁心槽内,然后连接成对称的三相绕组,一般采用星形联结,三相引出线接到固定在转轴上的三个相互绝缘的集电环上,由集电环的电刷引出与变阻器相连接。
4、其它附件如端盖、轴承、轴承盖、风扇和接线盒等各种部件。
二、三相异步电动机的工作原理
1、旋转磁场的形成三相绕组分别通入三相交流电。
设各相电流的瞬时表达式为:
i1=ImSinωt
i2=ImSin(ωt-120°)
i3=ImSin(ωt+120°)
假设流进绕组的电流用×号表示;流出绕组的电流用·号表示。
下面从几个不同的瞬间来分析三相交流电流入绕组后形成合成旋转磁场的情况。
(1)ωt=0时,i1=0,U相内没有电流;i2为负值,V相的电流由V2端流入,由V1端流出;i3为正值,W相的电流由W1端流入,由W2端流出,由安培定则,可确定合成磁场的方向。
(2)同理,确定ωt=л∕2,ωt=л,ωt=3л∕2,ωt=2л的磁场方向,由磁场的变化方向可看出,随着三相电流的不断变化,它所产生的合成磁场也不断的变化,形成一个旋转的磁场。
若要改变磁场的方向,只要改变进入定子绕组的电流相序,即任意调换两根电源进线即可。
2、三相异步电动机的工作原理
定子绕组形成的旋转磁场切割转子导体,在转子导体中产生感应电流,转子导体中产生的感应电流与旋转磁场相互作用而产生电磁力,转子受到电磁力的作用产生电磁转矩,使转子跟着磁场的方向转动起来。
但转子的转速永远低于磁场的转速,不能与磁场的转速同步,故把这类交流电动机称为异步电动机。
三、三相异步电动机的定子绕组
定子绕组是三相电动机的最主要组成部分,是整台电动机的最关键部位。
嵌放在定子槽内的绕组,都是按照一定的规律分布、排列和连接的。
1、绕组展开图
表示和分析绕组的结构,一般采用绕组展开图。
设想把定子铁心沿轴向切开并把它展开、把圆筒形的定子画成平面图,把绕组的分布和连接画在平面图上,这就是定子绕组展开图。
2、级组的分类
(1)、按相数分:
有单相、两相、三相绕组
(2)、按节距分:
有整距、短矩和长矩绕组
(3)、按槽内层数分:
有单层、双层和单双层绕组
(1)按形状分:
有同心式、链式、交叉链式、叠绕和波绕等。
3、有关绕组的几个基本术语
(1)、极距τ:
极距是指沿铁心内圆每个磁极所点有的定子槽数,即
τ=Z∕2P
式中Z——定子铁心的总槽数;P——磁极对数。
(2)、节距Y:
节距是指每个线圈的两个有效边报间隔的槽数。
当Y=τ时为整节距;Y﹥τ时为长节距;Y﹤τ时为短节距。
(3)、每极每相槽数q指每相绕组在每个磁极下所点有的槽数,用字母q表示。
每极每相槽数为q=Z/2PM
(4)、每槽电角度α指每槽所对应的电角度,用字母α表示。
α=360°×P/Z。
(5)、极相组将每一个磁极下属于同一相的线圈按照一定的方式串联而成的绕组,叫做极相组。
四、单层绕组
1、链式绕组链式绕组是由相同节距的线圈组成,线圈之间一环套一环,形如长链,故此得名。
如Z=24,m=3,2P=4,a=1.根据绕组排列的与连接的原则:
(1)分极,分相每极槽数为z/(2p)=24/4=6,每极每相槽数q=z/(2p)=24/(4×3)=2.
(2)计算机距τ及节距(即跨距)у极距τ=z/(2p)=24/4=6,,因系短距绕组,取у=(5/6)×6=5(即1~6槽)。
(3)设电流方向按同一相绕组的各个有效边在同性磁极下的电流方向相同、在异性磁极下电流方向相反的原则。
(4)和相绕组的电源引出线即各相绕组的首端U1、V1、W1或末端U2、V2、W2各互隔120º电角度。
相邻两槽间相隔360ºq/z=360º×2/24=30º,所以,
120º电角度相隔120º/30º=4槽。
在每个磁极下,三相绕组的排列顺序是U、W、V,若选取U相的首U1嵌放在第2槽,那么V相、W相的首端V1、W1应分别嵌放在第6、第10槽内。
(5)连成链式绕组因取у=5槽(即1~6槽),所以U相绕组1、7组成线圈Ⅰ;8、13组成线圈Ⅱ;14与此同时9组成线圈Ⅲ;20与此同时组成线圈Ⅳ。
把电机定子铁心布线在1和2槽之间剖开展平,就构成了U相绕组展开图。
(6)顺着电流方向连接同相线圈把线圈Ⅰ的尾与线圈Ⅱ的尾相连接,再将线圈Ⅱ的头与线圈Ⅲ的头相连接,最后将线圈Ⅲ的尾与线圈Ⅳ的尾相连接,这样就连接成了U相绕组。
这种尾尾相接,头头相连的串联的方法叫做反串联,简称反串。
2、交叉链式绕组交叉式链绕组是采用不等线圈组成的,它的端部较短,便于布置,主要用于每极每相槽数q=3(或其它奇数)、2p=4(或6)小型异步电动机中,交叉链式绕组的图展开图如:
z=36,m=3,2p=4,并联支路a=1。
(1)每极每相槽数q=z/(2pm)=36/(4×3)=3,所以每个极下共有9个槽。
(2)两相邻槽间电角度360ºq/z=360º×2/36=20º各引出线应该相隔120º/20º=6槽。
(3)计算极距τ及节距у极距τ离=z/(2p)=36/4=9。
采用两种节距,两个大线圈的节距为у1=8(即2~10、3~11),一个小线圈的节距为у2=7(即12~19)。
(4)连成交叉链式绕组,经U相为例,以导线2与10、3与11组成一个双联(两个线圈连在一起)的大线圈组,节距为8,以导线12与19组成一个节距为7的小线圈;同样,再把导线20与28、21与29组成另一个大线圈组,导线30与1组成另一个小线圈组,因此,每相共有4个线圈组。
(5)顺着电流方向连接同相线圈应采用“头—头”或“尾—尾”的反串联接法。
绕组的嵌线方法可归纳为“嵌二、空一、嵌一、空二、吊三”。
例如嵌第10、11槽,空第12槽,再嵌第13槽,空第14、15槽……,在嵌入第一、二组线圈边10、11及13后,把它们的另一边2、3及6先行吊起来。
3、同心式绕组同心式绕组由不同节距的同心线圈组成。
同心式的绕组展开图如z=24,m=3,2p=2,a=1(即“一路”)。
(1)每极每相槽数q=z/(2Pm)=24/(2×3)=4,所以每个极下三相共有12槽。
(2)每槽电角度为360°P/z=360°×1/24=15°。
各相引出线相隔120°/15°=8槽。
若U相的首端在第三槽,则V相的首端在第11槽,W相的首端在第19槽,其中U相包括了第1、2、3、4及13、14、15、16槽;V相包括了第9、10、11、12及21、22、23、24槽;W相包括了17、18、19、20及5、6、7、8槽。
每个极下三相线圈排列的顺序为U、W、V。
(3)计算极距τ及节距у极距τ=Z/2P=24/2=12槽,大线圈节距Y1=11,小线圈节距Y2=9。
(4)电流方向在同一磁极下每相绕组的电流方向相同。
(5)连成交叉同心式绕组U相以3与14、4与13组成一个线圈组,15与2、16与1组成一个线圈组。
V相以-------组成两个线圈组;W相以-------组成两个线圈组。
(6)顺着电流方向连接同相线圈,应采用“尾——尾”的反串联接法。
嵌线方法可归纳为“嵌二,空二,吊四。
五、三相双层绕组
和单层绕组不同,双层绕组的每一个槽中可以放两个线圈有效边,一个在上层,一个在下层。
上层导体与另一个下层导体可以连成一个线圈。
双层绕组的主要优点是:
1、可以选择最有利的节距;
2、所有线初期具有同样的形状、同样尺寸、便于生产制造的机械化;
3、可以组成较多的并联支路;
4、端部形状排列整齐,有利于散热和增强机械强度。
所以,容量较大(10KW)的电动机定子绕组一般均采用双层绕组。
双层叠绕组叠绕组在嵌线时,两个串联线圈总是后一个叠在前一个上面,所以称为垒绕组。
以Z=36、2P=4、M=3、A=1为例,来说明双层垒绕组的构成。
1、分极、分相每极每相槽数Q=Z/2PM=36/4×3=3。
2、计算极距与节距极距τ=Z/2P=36/4=9;采用短节距,取Y=7。
3、槽电角度360°×2/36=20°。
相与相相隔6槽。
如U相的首端嵌入第一槽,则V相、W相的首端分别为第7、13槽。
4、标出电流方向。
5、顺着电流方向连接同相绕绘。
练习一
Z=48槽,2P=8极,a=1,m=3链式。
O
8极48槽链式定子绕组展开图
嵌线步骤:
嵌一,空一,吊
练习二
Z=24槽,2P=2极,a=1,m=3同心式。
y1=11(3~14)y2=9(4~13)
O
2极24槽同心式定子绕组展开图
嵌线步骤:
嵌二,空二,吊二。
练习三
Z=24槽,2P=4极,a=1,m=3双层叠绕。
O
4极24槽双层叠绕定子绕组展开图
嵌线步骤:
嵌五,吊五。
练习四
Z=24槽,2P=2极,a=1,m=3双层叠绕。
O
2极24槽双层叠绕定子绕组展开图
嵌线步骤:
嵌十,吊十。
练习五
Z=36槽,2P=4极,a=1,m=3交叉链式。
y双=8(2~10、3~11)y单=7(12~19)
O
4极36槽交叉链式定子绕组展开图
嵌线步骤:
嵌二,空一,嵌一,空二,吊三。
练习六
Z=18槽,2P=2极,a=1,m=3交叉链式。
y双=8(2~10、3~11)y单=7(12~1)
O
2极18槽交叉链式定子绕组展开图
嵌线步骤:
嵌二,空一,嵌一,空二,吊三。
嵌一,空二,嵌二,空一,吊三。
练习七
Z=36槽,2P=4极,a=1,m=3双层叠绕。
y取7
O
4极36槽双层叠绕定子绕组展开图
嵌线步骤:
嵌一,吊七。
练习八
Z=36槽,2P=2极,a=1,m=3双层叠绕。
2极36槽双层叠绕定子绕组展开图
嵌线步骤:
嵌二,吊十五。
练习九
Z=30槽,2P=2极,a=1,m=3交叉链式。
(采用3:
2)
y1=13(3~16,4~17,5~18)y2=12(19~1,20~2)
O
2极30槽交叉链式定子绕组展开图
嵌线步骤:
嵌三,空二,嵌二,空三,吊五。
练习十
Z=48槽,2P=4极,a=1,m=3同心式。
y1=11(3~14)y2=9(4~13)
O
4极48槽同心式定子绕组展开图
嵌线步骤:
嵌二,空二,吊四。
练习十一
Z=54槽,2P=6极,a=1,m=3交叉链式。
y双=8(2~10、3~11)y单=7(12~19)
O
6极54槽交叉链式定子绕组展开图
嵌线步骤:
嵌二,空一,嵌一,空二,吊三。
练习十二
Z=36槽,2P=2极,a=1,m=3同心式。
y1=17(4~21)y2=15(5~20)y3=13(6~19)
O
2极36槽同心式定子绕组展开图
嵌线步骤:
嵌三,空三,吊六。
练习十三
O
4极24槽链式定子绕组展开图
嵌线步骤:
嵌二,空二,吊二。
练习十四
1、圆形接线图将定子圆周按极相组数均分为若干段短弧,每段短弧代表一个极相组。
一段短弧开始、按逆时针方向分相。
依次标出各极相组电流方向,规律是“一正一反”。
按电流方向及并联支路要求,画出各相绕组接线圆图。
四极绕组接线圆图如图。
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