一電機(jī)繞組分類

根據(jù)功能的不同，繞組主要分為兩類：

一個(gè)是用于產(chǎn)生氣隙主磁通的主極勵(lì)磁繞組；

另一種是電樞繞組，相對(duì)于主磁通運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組也作為勵(lì)磁繞組，而轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。

除電樞繞組和勵(lì)磁繞組外，大多數(shù)DC電機(jī)都裝有換向極繞組和補(bǔ)償繞組，以改善換向性能。同步電動(dòng)機(jī)為了防止振蕩和改善某些性能，或者為了起動(dòng)的需要，通常裝有阻尼繞組或起動(dòng)繞組，但對(duì)于小型電動(dòng)機(jī)，這些繞組往往可以省略。

交流電機(jī)中的電樞或定子繞組，簡(jiǎn)稱交流繞組；DC電機(jī)中的電樞繞組稱為DC電樞繞組。

交流繞組有幾種分類方法：

根據(jù)繞組排列，有集中繞組和分布繞組。

按相帶分類，有相帶繞組和相帶繞組；

根據(jù)每極每相的槽數(shù)，有整數(shù)槽繞組和分?jǐn)?shù)槽繞組。

根據(jù)槽內(nèi)線圈邊數(shù)，有單層繞法、雙層繞法、單層繞法。

根據(jù)線圈形狀和端部連接方式，有疊繞組波浪繞組和同心鏈?zhǔn)浇徊胬@組；

根據(jù)繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)波形，有正弦繞組和梯形繞組。

一般電樞繞組根據(jù)繞組元件與換向片連接規(guī)則的不同分為疊繞組波繞組和轍叉繞組。

二電機(jī)交流繞組

繞組的組成原理是：

在導(dǎo)體數(shù)量一定的情況下，繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)和電動(dòng)勢(shì)在空間波形分布上應(yīng)接近正弦波，在數(shù)量上應(yīng)獲得較大的基波磁動(dòng)勢(shì)和電動(dòng)勢(shì)，繞組的損耗應(yīng)較小，并節(jié)省用銅量。

多相繞組每相的磁動(dòng)勢(shì)和電動(dòng)勢(shì)應(yīng)對(duì)稱，電阻和電抗應(yīng)平衡。

交流繞組按相數(shù)有單相、兩相、三相和六相的連接方式。大部分采用三相，但在小功率電機(jī)中，普遍采用單相。常用的三相交流繞組類型有單層同心單層交叉單層鏈?zhǔn)诫p層繞組雙層波繞組和單層雙層繞組。單層繞組在每個(gè)槽中有一個(gè)線圈邊緣，相當(dāng)于全距分布繞組。單層繞組由不同幾何尺寸和節(jié)距的線圈連接而成的同心線圈組組成。當(dāng)單層交叉繞組用于奇數(shù)時(shí)，繞組由兩種不同圈數(shù)和節(jié)距的線圈組成。單層鏈?zhǔn)嚼@組由形狀、幾何形狀和節(jié)距相同的線圈連接而成。雙層繞組的每個(gè)槽分為上下兩層，有兩個(gè)線圈邊。雙層繞組的所有線圈具有相同的形狀和幾何尺寸，端部排列整齊。可以選擇合適的螺距來改善電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)的波形。雙層繞組、疊片繞組和波形繞組。堆疊繞組線圈的復(fù)合節(jié)距(，常取；波繞組(用于極距。線圈節(jié)距可分為全節(jié)距(短節(jié)距或長節(jié)距，但一般不采用長節(jié)距線圈。雙疊片繞組廣泛應(yīng)用于大、中、小型同步電機(jī)和異步電機(jī)的定子繞組中。雙層波形繞組可以減少線圈組之間的連接線，常用于多極凸極同步電動(dòng)機(jī)，特別是水輪發(fā)電機(jī)的定子繞組和繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組。單相交流繞組用于單相電機(jī)，一般由兩個(gè)軸線在空間上錯(cuò)開電角度的繞組組成：一個(gè)叫工作繞組或主繞組，從電源輸入功率產(chǎn)生主磁場(chǎng)；另一種叫做起動(dòng)繞組或輔助繞組。啟動(dòng)時(shí)，兩個(gè)繞組的磁動(dòng)勢(shì)在氣隙中建立合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，啟動(dòng)電機(jī)。根據(jù)不同運(yùn)行特性的要求，有的單相電機(jī)主副繞組占總槽數(shù)的比例分別為和，有的單相電機(jī)兩個(gè)繞組的比例相等。單相繞組有單層雙層繞組和正弦繞組等不同類型。單層繞組廣泛應(yīng)用于小功率電機(jī)，一般做成同心繞組。雙層纏繞一般采用鏈?zhǔn)嚼p繞。當(dāng)螺距為0時(shí)，繞組磁動(dòng)勢(shì)中的三次諧波可以消除，有利于起動(dòng)。正弦繞組在線圈形狀方面類似于單層同心繞組。但定子各槽內(nèi)導(dǎo)體數(shù)量不同，使磁動(dòng)勢(shì)分布接近正弦波。正弦繞組可以顯著削弱高次諧波，從而改善電機(jī)的運(yùn)行性能。對(duì)于控制電機(jī)，可以提高電氣精度。但有些槽的槽填充率低，繞組系數(shù)小，影響鐵芯和繞組的利用率。所以近年來出現(xiàn)了不同大小凹槽的設(shè)計(jì)。

三繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及繞組因數(shù)

每個(gè)繞組線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可以根據(jù)電磁感應(yīng)定律得到。如果各極磁通相對(duì)于線圈隨匝數(shù)周期性變化，則線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為交流電機(jī)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)按有效值計(jì)算。若繞組每相的串聯(lián)匝數(shù)為，且繞組因數(shù)()考慮線圈分布和短距離的影響，則繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為(其中：-波形因數(shù)，若氣隙磁場(chǎng)為正弦)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的諧波分量為(其中(:—次諧波對(duì)應(yīng)的頻率通量和繞組系數(shù))。繞組系數(shù)(是分布系數(shù)(和短節(jié)距系數(shù)的乘積，對(duì)于基波(對(duì)于次諧波(對(duì)于整數(shù)槽繞組，分布系數(shù)可表示為：短節(jié)距系數(shù)可表示為：其中：-繞組節(jié)距比，-節(jié)距，-極距均按槽數(shù)計(jì)算。

四直流電樞繞組，短路繞組與磁極繞組

電樞繞組是一個(gè)封閉的繞組，通過換向器被正負(fù)電刷分成幾個(gè)并聯(lián)的支路，通過電刷與外部電路相連。電樞繞組可分為搭接繞組和波形繞組。在搭接繞組的基礎(chǔ)上，可與波形繞組組合形成轍叉繞組。根據(jù)并聯(lián)支路的數(shù)量，DC電樞繞組可分為單繞組和復(fù)繞組，如單波繞組和復(fù)波繞組。當(dāng)電樞繞組每對(duì)分支的相應(yīng)元件在磁場(chǎng)中的位置相同時(shí)，稱為對(duì)稱繞組。對(duì)稱繞組的特點(diǎn)是，當(dāng)磁極對(duì)稱分布時(shí)，每對(duì)支路的電動(dòng)勢(shì)相等，每對(duì)支路內(nèi)回路的電動(dòng)勢(shì)之和等于零。因此，空載時(shí)繞組中沒有環(huán)流。實(shí)際上，由于材料的不均勻性和每極下氣隙的偏差，每極下的總磁通不相等，導(dǎo)致每對(duì)支路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不平衡，產(chǎn)生環(huán)流，使電機(jī)性能變差。因此，電樞繞組中電位相等的“等電位點(diǎn)”可以用均壓線連接起來，以消除每對(duì)支路之間的不平衡。各種繞組的適用范圍如下：?jiǎn)尾ɡ@組主要用于正常電壓和電樞電流小于100v的中小型DC電機(jī)；單疊復(fù)波繞組主要用于電樞電流大于幾百千瓦容量的電機(jī)；一般電機(jī)兩極采用單繞組，并聯(lián)支路數(shù)為，不需要均壓線；復(fù)合繞組有許多并聯(lián)支路，用于低壓大電流的DC電機(jī)。轍叉繞組不需要接均壓線，換相性能好，但散熱條件差。適用范圍根據(jù)其基本繞組疊繞組而定。異步電機(jī)的籠型轉(zhuǎn)子繞組和同步電機(jī)的阻尼繞組一般都是閉合回路，統(tǒng)稱為短路繞組。異步電動(dòng)機(jī)的籠型轉(zhuǎn)子繞組由置于鐵芯槽中的導(dǎo)體棒和使導(dǎo)體棒短路的端環(huán)組成。導(dǎo)桿形狀包括圓矩形梯形和雙籠導(dǎo)桿這兩種特殊形狀，主要根據(jù)電機(jī)起動(dòng)性能的要求來選擇。常用的有鑄鋁保持架和焊接銅或鋁保持架。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，特殊槽和雙籠導(dǎo)桿的使用越來越少。需要指出的是，為了避免諧波附加轉(zhuǎn)矩和單向磁拉力，轉(zhuǎn)子槽數(shù)的選擇非常重要。同時(shí)，為了改善起動(dòng)性能和降低噪聲，可以采用導(dǎo)條按定子槽距偏斜的斜槽轉(zhuǎn)子。同步電機(jī)的阻尼繞組結(jié)構(gòu)類似于異步電機(jī)的籠型繞組結(jié)構(gòu)。阻尼繞組可以阻尼負(fù)序電流，抑制同步電機(jī)的振蕩，提高電機(jī)運(yùn)行的可靠性。也可用作同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)繞組。流經(jīng)主極繞組的DC電流建立起勵(lì)磁磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)是根據(jù)所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)設(shè)計(jì)的。磁極同步電機(jī)的勵(lì)磁繞組是嵌在轉(zhuǎn)子槽中的同心分布繞組，其勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)的波形是階梯波。凸極同步電機(jī)和DC電機(jī)的磁極繞組是安裝在磁極鐵芯上的集中繞組，磁動(dòng)勢(shì)波形為矩形。