第三章 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)
(4) 每極每相槽數(shù)q
3.5 電動(dòng)機(jī)繞組的接線舞曲
創(chuàng)作背景
二十世紀(jì)五十年代的技工學(xué)校，完全照搬前蘇聯(lián)的模式。一天理論，一天實(shí)習(xí)。對于《電機(jī)修理》這門課，實(shí)習(xí)的主要內(nèi)容是讓學(xué)生反復(fù)地給電動(dòng)機(jī)“下線”，就是把線圈嵌入到鐵心里去。
電機(jī)繞組的接線是一件相當(dāng)頭痛的事情，線圈都嵌入到鐵心里以后，留出了許許多多的接線端子，都是一根根的線頭，又沒有標(biāo)記，要把它們準(zhǔn)確地聯(lián)接起來，既異常麻煩，又很容易出錯(cuò)。我于是自己在紙上進(jìn)行了無數(shù)次的“接線”，終于摸出了一些規(guī)律，編寫了一個(gè)順口溜，還配了一首舞曲，稱之為“接線舞曲”，學(xué)生們邊唱邊接線，非但迅速而準(zhǔn)確，還格外地顯得喜慶。
3.5.1 異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組
3.5.1.1 定子繞組概況
1. 繞組的結(jié)構(gòu)
異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的，其大致安排如圖3-32(a) 所示。但實(shí)際的電動(dòng)機(jī)里，總是把一相的繞組分成若干個(gè)較小的線圈，做成分布繞組，分布繞組里通入電流后，磁動(dòng)勢波形為階梯形，如圖3-32(b) 所示。
則既可以提高鐵心的利用率，還可以使磁動(dòng)勢的波形盡量地接近于正弦波，減小其諧波分量。通常， 每一個(gè)定子槽里都安置兩個(gè)繞組邊，稱為雙層繞組，其鐵心的結(jié)構(gòu)如圖3-32(c) 所示。
2. 繞組的展開圖
要了解繞組的電路，需要把定子展開，如圖3-33(a)所示，把鐵心切斷，向左右展開。展開后如圖3-33(b) 所示，如把鐵心移去，就得到如圖3-33(c) 所示的繞組展開圖。如果是雙層繞組，則在展開圖中，每個(gè)定子槽的上層邊用實(shí)線表示，下層邊用虛線表示。
3. 幾個(gè)基本名詞
(1) 實(shí)例
某電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)是：37kW，4 極(2p=4)，定子上有36個(gè)槽(Z=36)，雙層繞組，故定子槽內(nèi)有兩個(gè)線圈邊。
(2) 極距
電動(dòng)機(jī)中，每兩個(gè)相鄰磁極軸線之間的距離，稱為極距τ。實(shí)際上也是每個(gè)磁極所覆蓋的定子槽數(shù)：
τ =Z/2p （3-32）式中，τ：極距；Z：定子槽數(shù)； p：磁極對數(shù)。在本電動(dòng)機(jī)里，Z=36，2p =4，所以：τ=36/4=9。
(3) 節(jié)距
一個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊之間的槽數(shù)，稱為節(jié)距y。本電動(dòng)機(jī)里，y=7。如y=τ，稱為整距繞組，如圖3-34(a) 所示；如y<τ，稱為短距繞組，如圖3-34(b) 所示；一般電動(dòng)機(jī)里，都采用短距繞組，其展開圖如圖3-34(c) 所示。采用短距繞組可以進(jìn)一步削弱磁動(dòng)勢和電動(dòng)勢的諧波分量，尤其是能夠較好地削弱5 次諧波和7 次諧波。除此以外，采用短距繞組還可以節(jié)約端部的銅錢。
(4) 每極每相槽數(shù)q
在三相交流異步電動(dòng)機(jī)里，每個(gè)磁極下的繞組分別屬于三相。則每極每相的槽數(shù)為：q=Z/(3×2p) （3-33）式中，q 為每極每相槽數(shù)。
(5) 極相組
每個(gè)磁極下，屬于同一相的繞組，稱為是一個(gè)極相組，圖3-34(c) 所示，就是一個(gè)極相組的展開圖。很明顯，每一個(gè)極相組里具有q 個(gè)線圈。
(6) 槽距角
兩個(gè)相鄰的定子槽之間所對應(yīng)的電角度，如圖3-35(a)所示：
α = p×360/Z （3-34）
式中，α 為槽距角。
(7) 相帶
(7) 相帶
每極每相的定子槽所對應(yīng)的電角度，稱為相帶。很明顯，在這臺電動(dòng)機(jī)里，因?yàn)橐粋�(gè)磁極所對應(yīng)的電角度是180°，所以相帶是60°。目前，極大多數(shù)電動(dòng)機(jī)都采用60°相帶，
如圖3-35(b) 所示。
3.5.1.2 繞組的接線規(guī)律
各極相組在定子上的分布如圖3-35(a) 所示。在每個(gè)磁極下，都有三個(gè)極相組，分別屬于三相。因?yàn)楦飨嘀g，必須互差120°電角度，所以，在排列時(shí)，V 相的起始邊( 常稱為相頭) 和U 相的起始邊，以及W 相的起始邊之間，都要相隔兩個(gè)相帶，如圖3-36 所示。
1. 一相繞組的接線
以U 相繞組為例，說明其接線規(guī)律：因?yàn)閮蓚�(gè)相鄰的極相組處在不同極性的磁極下，所以，它們的電流繞行方向是相反的。于是得到兩個(gè)相鄰極相組之間的接線規(guī)律：
下層邊與下層邊相接，上層邊與上層邊相接，如圖3-37(b)所示。
2. 三相繞組接線圖
按照同樣規(guī)律，畫出V 相繞組和W 相繞組的接線圖。需要注意的是，V 相的起始邊和U 相的起始邊之間，以及W相的起始邊和V 相的起始邊之間，都應(yīng)該相隔120°電角度，
如圖3-37(a) 所示。
3. 極相組接線圖
實(shí)際工作中，在繞制繞組時(shí)，同一個(gè)極相組的幾個(gè)線圈通常是不分離的。所以，在畫接線圖時(shí)，就可以只畫出極相組之間的接線圖就可以了，如圖3-37(b) 所示。接線的基本規(guī)律是：
(1) 各相頭之間，必須互隔120°電角度；
(2) 同一相的各極相組之間，應(yīng)該是下層邊與下層邊
相接，上層邊與上層邊相接。剩下的三個(gè)頭，就是相尾了。
3.5.2 接線規(guī)律與舞曲
3.5.2.1 定子繞組接線規(guī)律
接線步驟
第一步，先把所有的上線頭和下線頭都分開。例如，所有的上線頭都翻向電動(dòng)機(jī)的外側(cè)；而所有的下線頭都翻向電動(dòng)機(jī)的里側(cè)，如圖3-38(a) 所示。
第二步，以接線口為中心，兩邊各留三個(gè)頭，如圖3-38(b) 所示。這是因?yàn)椋詈笥辛�要連接到外部的接線盒去，為了盡量縮短連接線，所以，六個(gè)出線頭應(yīng)盡量接近接線口。
第三步，每隔兩組找線頭。但必須符合兩個(gè)原則：
(1) 上線頭與上線頭相接；下線頭與下線頭相接。
(2) 接線的順序必須相同，如圖3-38(c) 所示。
第四步，確定各相外接端子的標(biāo)記。它們應(yīng)該是：接線口的順時(shí)針一側(cè)是U1、W2、V1；逆時(shí)針一側(cè)是V2、W1、U2，如圖3-38(d) 所示。
3.5.2.2 接線順口溜
接線以前做準(zhǔn)備，上下線頭都分開；
接線口來做中心，左右各留三個(gè)頭；
要就都留上線頭，要就都留下線頭；
它們六個(gè)順序是，AZB 和Y( 呀)CX( 希)；
其余還有多少頭，每隔兩組找線頭；
或者都向左邊走，或者都向右邊走；
上線頭接上線頭，下線頭接下線頭；
順此一路接下去，所有線頭都 接完。
