异步电机实训报告.docx
《异步电机实训报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《异步电机实训报告.docx（23页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
异步电机实训报告
电机实训报告
电机绕组的设计与实训
学院（系）
年级专业
学生姓名
指导教师
日期 年月日
电机设计与实训任务书
学院：
自动化工程学院
学
号
学生
姓名
专业
班级
实训内容：
1、复习电动机的基本知识，掌握电动机的基本结构，理解电动机的基本运行原理；
2、掌握异步电动机定子线圈的绕线方法；包括链式、同心式、交叉式；
3、认识各种嵌线工具；
4、掌握线模的制作方法；
5、重点掌握电动机定子绕组的线圈嵌放以及连接；
6、学会检查所绕制的定子绕组是否合格。
实训进程：
第1，2天：
复习电动机基本常识，学习电动机定子绕组的绕线方法；
第3天：
认识和熟练使用各种嵌线工具，以及制作合适的线模；
第4，5天：
将定子绕组绕成链式，并检查是否合格；
第6，7天：
将定子绕组绕成同心式；并检查是否合格；
第8，9天：
将定子绕组绕成交叉式；并检查是否合格；
第10天：
总结实训内容，写实训报告。
指导教师：
王云彬隋明森
一实训目的
1．三相鼠笼异步电动机又称感应电动机，它与其他类型电动机相比较，具有结构简单、运行可靠、价格便宜、坚固耐用、维修方便等一系列优点，因此，在工农业生产中应用最为广泛。
在实际应用中，必须要了解三相异步电动机的分类和选型，同时为了保证电动机安全可靠地运行，电动机必须定期进行维护与修理，还需要掌握电动机异常状态的判断、故障原因鉴别和故障维修的技能。
本次实训为电机绕组实训，通过实训能够进一步的了解电动机的结构组成。
2．通过本次的电机实训，能够更深入的了解电机的运行原理，会对三相异步电动机的定子绕组进行正确的三角形或者星型连接。
本次实训针对小型三相异步电动机进行设计及定子绕线。
掌握链式绕组、同心式绕组、交叉式绕组、波绕组展开图的绘制方法；会绘制绕组展开图，能根据展开图进行绕组嵌放和进行绕阻端部连接。
3．加深理解三相电动机的工作原理,组成结构。
并且能够锻炼动手能力和团队合作能力。
4．熟悉电动机的嵌线工艺、装配流程，为以后的工作打下初步的基础知识。
二异步电机的基础理论
2.1 三相异步电动机的结构
三相笼型转子异步电动机主要有两个基本组成部分，即定子（固定部分）和转子（转动部分）。
图2.1.1所示为三相鼠笼式异步电动机结构图。
图2.1.1三相鼠笼式异步电动机结构图
（一）定子和转子
定子和转子彼此由气隙隔开，为了增强磁场中的磁通量，气隙尽可能小，一般为0.3～1.5mm。
电动机容量（kVA）越大，气隙就越大。
（1）转子。
转子是电动机的旋转部分，它的作用是输出机械转矩。
转子由转子铁芯、转子绕组和转轴三部分组成。
三相异步电动机的转子根据绕组构造不同，分为鼠笼式和绕线式两种。
鼠笼型转子：
在转子铁芯的每一个槽内用液态铝浇铸填满，冷却后就成为转子导条，并且在浇铸时将导条、端环和风扇叶片一次铸成，故称为铸铝转子。
若除去转子铁芯，只剩下导条和端环，其形状像老鼠笼子，故称为鼠笼型转子，100kW以下的异步电动机一般采用铸铝转子。
小型笼型异步电动机常用的转子绕组如图2.1.2所示。
图2.1.2小型笼型异步电动机常用的转子铁芯
绕线型转子：
转子绕组与定子绕组一样，它也是对称的三相绕组。
绕线型转子一般接成星形，三相绕组的首端（或末端）连接在一起，另外的三根绕组引出线分别接到转轴上的三个与转轴绝缘的集电环上，通过电刷装置与外电路相连，这样可以把附加电阻接到转子绕组回路中去，以改善电动机的启动和运行性能。
绕线转子异步电动机的电路连接如图2.1.3所示。
图2.1.3绕线转子异步电动机的电路连接
2）定子。
定子是用来产生旋转磁场的部分。
三相异步电动机的定子主要由机座、定子铁芯、定子绕组三部分组成。
机座是由铸铁或铸钢制成，在机座内装有定子铁芯，铁芯是由互相绝缘的硅钢片叠成。
铁芯的内圆周表面冲有均匀分布的平行槽，在槽中放置了对称的三相绕组。
①定子铁芯：
定子铁芯是电动机磁路的一部分，由相互绝缘的厚度为0.5mm的硅钢片叠压而成。
定子铁芯硅钢片的内圆上冲有均匀分布的槽，槽内嵌放定子绕组，定子铁芯结构和铁芯片形状如图2.1.4所示。
图2.1.4定子铁芯结构和铁芯片形状
②定子绕组：
定子绕组是电动机的电路部分，由三相对称绕组组成。
定子绕组一般采用聚酯漆包圆铜线或双玻璃丝包扁铜线绕制，按照一定的空间角度依次嵌入定子铁芯槽内，绕组与铁芯之间垫放绝缘材料，使其具有良好的绝缘性能。
三相异步电动机的定子绕组共有六个引线端，固定在接线盒内的接线柱上，按现行国家标准规定，U1、V1、W1表示各相绕组的始端（首端），U2、V2、W2表示末端。
旧标准用D1、D2、D3、D4、D5、D6表示绕组的始末端。
三相异步电动机定子绕组在机座接线盒内的接线次序如图2.1.5所示。
定子绕组有星形和三角形两种接法。
为了便于接线，将三相绕组的六个出线端引到接线盒中。
若把U2、V2、W2接在一起，U1、V1、W1分别接到电源的L1、L2、L3各相电源上，电动机就为星形接法，如图2.1.5（a）所示。
如把U1和W2、V1或U2、W1和V2接在一起，再从三个连接端处分别接到电源L1、L2、L3各相电源上，就是三角形接法，如图2.1.5（b）所示。
实际接线时究竟采用哪一种接法，要根据电动机绕组的额定电压和电源的电压来确定。
图2.1.5三相异步电动机绕组接线
③机座：
机座是电动机用于支撑定子铁芯和固定端盖的。
。
机座通常为铸铁件，大型异步电动机机座一般用钢板焊成，微型电动机的机座采用铸铝件。
封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积，防护式电机的机座两端端盖有开封孔，是电动机内外的空气可直接对流，以利于散热。
（二）其他附件
1.端盖：
支撑作用。
2.轴承：
连接转动部分与不动部分。
3.轴承端盖：
保护轴承。
4.风扇：
冷却电动机。
2.2 三相交流电机旋转磁场的产生
三相交流电电源相与相之间在相位上是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场，电流每变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场的旋转速度与电流的变化是同步的.
（一）基本原理
为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示实验，如图2.2.1所示
图2.2.1异步机工作原理
（1）．演示实验：
在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体，当转动手柄带动蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟着旋；若改变磁铁的转向，则导体的转向也跟着改变。
（2）．现象解释：
当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，鼠笼式导体切割磁力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。
感应电流又使导体受到一个电磁力的作用，于是导体就沿磁铁的旋转方向转动起来，这就是异步电动机的基本原理。
转子转动的方向和磁极旋转的方向相同。
（3）．结论：
欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组。
（二）旋转磁场
（1）.图2.2.2表示最简单的三相定子绕组AX、BY、CZ，它们在空间按互差1200的规律对称排列。
并接成星形与三相电源U、V、W相联。
则三相定子绕组便通过三相对称电流：
随着电流在定子绕组中通过，在三相定子绕组中就会产生旋转磁场。
图2.2.2相异步电动机定子接线
当t=00时，
，AX绕组中无电流；
为负，BY绕组中的电流从Y流入B1流出；
为正，CZ绕组中的电流从C流入Z流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图2.2.5（a）所示。
当t=1200时，
，BY绕组中无电流；
为正，AX绕组中的电流从A流入X流出；
为负，CZ绕组中的电流从Z流入C流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图2.2.5（b）所示。
当t=2400时，
，CZ绕组中无电流；
为负，AX绕组中的电流从X流入A流出；
为正，BY绕组中的电流从B流入Y流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图2.2.5（c）所示。
可见，当定子绕组中的电流变化一个周期时，合成磁场也按电流的相序方向在空间旋转一周。
随着定子绕组中的三相电流不断地作周期性变化，产生的合成磁场也不断地旋，因此称为旋转磁场。
图2.2.5三相定子绕组AX、BY、CZ
（2）.旋转磁场的方向
旋转磁场的旋转方向与绕组中电流的相序有关。
相序A、B、C顺时针排列，磁场顺时针方向旋转，若把三根电源线中的任意两根对调，例如将B相电流通入C相绕组中，C相电流通入B相绕组中，则相序变为：
C、B、A，则磁场必然逆时针方向旋转。
利用这一特性我们可很方便地改变三相电动机的旋转方向。
定子绕组产生旋转磁场后，转子导条（鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向以n1的转速旋转起来。
2.3 交流绕组的基本知识
交流绕组是把属于同相的导体绕成线圈，再按照一定的规律，将线图串联或并联起来。
交流绕组通常都绕成开启式，每相绕组的始端和终端都引出来，以便于接成星形或三角形。
1．绕组的基本术语
（1）线圈、线圈组、绕组
线圈也称绕组元件，是构成绕组的最基本单元，它是用绝缘导线按一定形状绕制而成的，可由一匝或多匝组成；多个线圈连成一组就称为线圈组；由多个线圈或线圈组按照一定规律连接在一起就形成了绕组，图2.3.1所示为常用的线圈示意图。
线圈嵌放在铁心槽内用，不能直接转换能量，称为端部。
图2.3.1常用的线圈示意图
（2）极距τ
极距是指交流绕组一个磁极所占有定子圆周的距离，一般用定子槽数来表示。
即τ＝
式中Z1——定子铁心总槽数；2P——磁极数；τ——极距。
（3）线圈节距Y
一个线圈的两个有效边所跨定于圆周的距离称为节距，一般也用定于槽数来表示。
如某线圈的一个有效边嵌放在第1而另一个有效边放在第6槽，则其节距Y＝6-1＝5槽。
从绕组产生最大磁势或电势的要求出发，节距Ｙ应接近于极距τ，即：
Y≈τ
当Y=τ时，称为整距绕组；Y＜τ时，称为短距绕组；Y＞τ时，称为长距绕组。
实际应用中，常采用短距和整距绕组，长距绕组一般不采用，因其端部较长，用钢量较多。
（4）机械角度和电角度
一个圆周所对应的几何角度为3600角度就称为机械角度。
而从电磁方面来看，导体每经过一对磁极N、S，电势就完成一个交变周期。
对于4电机，P=2这时导体每旋转一周要经过两对磁极，对应的电角度为2x3600=7200，若电机有P对极，则：
电角度=P×机械角度
（5）每极每相槽数q
每极每相槽数q是指每相绕组在每个磁极下占的槽数，可由下式计算：
q
，
式中ｍ——相数。
ｑ个增所占的区域称为一个相带。
通常情况下．三相异步电动机每个磁极下可按相数分为3个相带，因一个磁极对应的电角度为1800，故每个相带占有电角度为600称为600相带。
（6）相距角α槽距角是指相邻的两个槽之间的电角度。
可由下式计算：
α
（7）极相组极相组是指一个磁极下属于同一相的线圈按一定方式串联成的线圈组。
2．交流绕组的基本要求
三相异步电动机交流绕组的构成主要从设计制造和运行两方面考虑。
绕组的型式有多种多样，具体要求为：
（1）在一定的导体数下，绕组的合成电势和磁势在波形上应尽可能为正弦波，在数值上尽可能大，而绕组的损耗要小，用钢量要省。
（2）对三相绕组，各相的电势和磁势要求对称而各相的电阻和电抗都相同。
为此必须保证各绕组所用材料、形状、尺寸及匝数都相同且各相绕组在空间的分布应彼此相差1200电角度。
（3）绕组的绝缘和机械强度要可靠，散热条件要好。
（4）制造、安装、检修要方便。
三相交流绕组在槽内嵌放完毕后共有6个出线端引到电动机机座上的接线盒内。
高压大、中型容量的异步电动机三相绕组一般采用星形接法；小容量的异步电动机三相绕组一般采用三角形接法。
3．三相交流绕组的分布、排列与连接要求
三相异步电动机交流绕组的作用是产生旋转磁场，要求交流绕组是对称的三相绕组，其分布、排列与连接应按下列要求进行：
（1）各相绕组在每个磁极下应均匀分布，以达到磁场的对称。
为此先将定子槽数按极数均分，每一等分代表180°电角度（称为分极）；再把每极下的槽数分为3个区段（相带），每个相带占60°电角度（称为分相）。
（2）各相绕组的电源引出线应彼此相隔120°电角度。
（3）同一相绕组的各个有效边在同性磁极下的电流方向应相同，而在异性磁极下的电流方向相反。
（4）同相线圈之间的连接应顺着电流方向进行。
4．交流绕组的分类
按槽内层数来分，可分为单层绕组、双层绕组和单双层混合绕组；按每极每相所占的槽数来分，可分为整数槽绕组和分数槽绕组；按绕组的结构形状来分，可分为链式绕组、交叉式绕、同心式绕组、叠绕组和波绕组等。
三电机绕组的嵌线
3.1 绕线工具
1.钳子
钳子根据形状分为尖嘴钳、扁嘴钳、斜嘴钳和花腮钳等，它的大小用长度来标称，常用的一般有4寸、6寸、8寸三种，修理电动机一般用尖嘴钳和8寸花腮钳，主要用来切断不需要的导线或将导线拧合在一起，是电动机修理工作中不可缺少的工具。
2.板子
板子分开口板子（死口板子）、活口板子、套管板子，它是在拆装电动机时拧紧或旋松螺丝之用。
最好选用开口板子和套管板子。
3.剪子
按其长度可分为大、中、小号三种，主要用它来裁制绝缘纸和每嵌完一把线剪掉高出定子表面无用的槽绝缘纸边。
最好选用手术用弯剪，这种剪子使用起来比较灵活好用。
4.电工刀
电工刀是由钢性的刀头和镶有绝缘的刀柄组成，按长短不同分为大号、小号两种。
在电动机修理工作中，用它可以制作槽楔儿、刮去导线上的绝缘层及裁制绝缘纸等。
5.螺丝刀（改锥）
螺丝刀，是由工具钢制成的刀杆和木质或塑料制成的刀柄组成，它是用来拧紧或旋松带有沟槽的螺丝。
根据螺丝的粗细可以选用螺丝刀的大小，螺丝刀的大小用长来标称，一般可分为3寸、4寸、6寸、8寸四种，在修理电动机时常用4寸和6寸的螺丝刀。
6.榔头
1）金属榔头是由工具钢锻打淬火制成，它的大小用重量来计算。
一般工作中常用的是
0.75kg重，它主要使用在拆装电动机中。
2）橡胶榔头是用橡胶制作的，专门用于绕组整形。
7.划线板
划线板是用绝缘板锉磨而成的，划线板的头部呈鸭嘴形。
在往槽中划线时用鸭嘴部将导线一根根划进槽中，它的大小可根据电动机槽口大小制作。
8.压脚
压脚是用黄铜或不锈钢制成。
它的大小根据电动机槽而定，一般4.5kW以下JO系列电动机可以使用同样型号压脚。
压脚的作用是每嵌完一槽线把的边，利用压脚伸进槽中，将包在导线上的槽绝缘纸压平，使蓬松的导线紧压在一起，使槽楔儿顺利插入槽中。
注意操作时不要用力过猛，以免损坏导线的绝缘层。
9.打板
打板是用软质木料做成，它的形状像个鸭嘴，大小可根据电动机定子绕组来确定。
用它可修定绕组形状。
3.2 绝缘材料与制作槽楔
1）放置槽绝缘
将已裁剪好的槽绝缘纸纵向摺成"U"形插入槽中，绝缘纸光面向里，便于向槽内嵌线。
2）线圈的整理
1．缩宽
用两手的拇指和食指分别拉压线圈直线转角部位，将线圈宽度压缩到能进入定子内膛而不碰触铁心。
也可将线圈横立并垂直于台面，用双手扶着线圈向下压缩。
2．扭转
解开欲嵌放线圈有效边的扎线，左手拇指和食指捏住直线边靠转角处，同样用右手指捏住上层边相应部位，将两边同向扭转，使线圈边导线扭向一面。
3．捏扁
右手指边捏边向下
搓，使下层边梳理成扁平的刀状，
见图3.2.1所示。
如扁平度不够
可多搓捏几次。
图3.2.1线圈的捏扁梳理示意
3）沉边（或下层边）的嵌入
右手将搓捏扁后的线圈有效边后端倾斜靠向铁心端面槽口，左手从定子另一端伸入接住线圈，如图3.2.2所示。
双手把有效边靠左段尽量压入槽口内，然后左手慢慢向左拉动，右手既要防止槽口导线滑出，又要梳理后边的导线，边推边压，双手来回扯动，使导线有
图3.2.2下层边的嵌线方法
4）浮边（或上层边）的嵌入
嵌过若干槽的沉边（或下层边）后，由嵌线规律得知，就要嵌入浮边，当嵌入第一个浮边后，以后再嵌入的线圈就能进行整嵌，而不用吊边。
在浮边嵌入前要把此边略提起，双手拉直、捏扁理顺，并放置槽口。
再用左手在槽左端将导线定于槽口，右手用划线片反复顺槽口边自左向右划动，逐一将导线劈入槽内。
在槽内导线将满时，可能影响嵌线的继续进行，此时，只要用双拇指在两侧按压已入槽的线圈端部，接着划线片通划几下理顺槽内导线，把余下的导线又可划入槽内。
也可将压线条从一侧捅入并出到另一侧，再用双拇指在两侧按压压线条两端，按压后抽出压线条，接着余下的导线又可顺利地划入槽内。
上层边的嵌入与浮边雷同，只是在嵌线前先用压线块在层间绝缘上撬压一遍，将松散的导线压实，并检查绝缘纸的位置，然后再开始嵌入上层边。
5）封槽口
导线嵌入槽后，先用压线块或压线条将槽内的导线压实，方可进行封口操作。
其操作过程为：
1．压线
用压线块从槽口一侧边进边撬压到另一侧，使整个槽内的导线被挤压，形成密实排列；也可用压线条从槽口一端捅穿到另一端，让压线条嵌压在整个槽口上，再用双掌按压压线条的两头，从而压实槽内导线。
保证导线不弹出槽口。
注意：
压线块或压线条只能压线，不能压折绝缘纸。
2．裁纸
保留嵌压在整个槽口内的压线条不动，用裁纸刀把凸出槽口的绝缘纸平槽口从一端推裁到另一端，即裁去凸出部分。
然后再退出压线条。
3．包折绝缘纸
退出压线条后，用划线片把槽口左边的绝缘纸折入槽内右边，压线条同时跟进，划线片在前折，压线条在后压，压到另一端为止；对槽口右边的绝缘纸也用此法操作。
4．封口
在退出压线条的同时，槽楔有倒角的一端从其退出侧顺势推入，完成封口操作。
1-压线条2-划线片在前压折绝
3-压线条退出时，边插边压缘纸，压线条随后压进槽楔顺势插进
图3.2.3封口操作
3.3 链式绕组嵌线
链式：
适用于极对数P等于2的。
て=z/2p
q=z/2pm
z:
定子槽数。
P：
磁极对数。
て:
极距。
M：
相数。
q：
每极没相槽数。
24槽，2对磁极，三相。
て=z/2p=24/4=6
q=z/2pm=24/（2*2*3）=2
A相：
B相
C相
嵌1空1嵌1空1吊把3
按顺序下7空8，吊2下9空10吊4。
再下（13，8）（15,10）（17,12）（19,14）（21,16）（23,18）（1,20）（3,22）（5,24）
最后下嵌2，4，6。
按线路图连接线头套上绝缘套。
每相之间垫上绝缘纸，用线捆绑。
整形。
3.4同心式绕组嵌线
适用于24槽一对磁极。
て=z/2p
q=z/2pm
z:
定子槽数。
P：
磁极对数。
て:
极距。
M：
相数。
q：
每极没相槽数。
24槽，1对磁极，三相。
て=z/p=24/2=12
q=z/pm=24/（2*3）=4
A相：
B相：
C相：
嵌二空二吊把四
先下13、14，吊3、4，空15、16.下17、18，吊7、8，空19、20.然后依次下线。
最后把吊把的3、4、7、8嵌入。
按线路连接线头，套上绝缘套。
各相间加绝缘纸捆绑，整形。
3.5同心式绕组嵌线
适用于极距て和每极没相槽数q为奇数的电机。
z:
定子槽数。
P：
磁极对数。
て:
极距。
M：
相数。
q：
每极没相槽数。
36槽，2对磁极，三相。
て=z/2p=36/4=9
q=z/2pm=36/（2*2*3）=3
A相：
B相：
C相：
嵌二空一嵌一空二吊把三
先下10、11吊2、3空12下13吊6空14、15.
然后依次下线，最后下2、3、6.
相间加绝缘纸，按线路接线头，套绝缘套，整捆绑形。
3.6交叉式绕组嵌线
适用于24槽一对磁极。
て=z/2p
q=z/2pm
z:
定子槽数。
P：
磁极对数。
て:
极距。
M：
相数。
q：
每极没相槽数。
24槽，1对磁极，三相。
て=z/p=24/2=12
q=z/pm=24/（2*3）=4
A相：
B相：
C相：
嵌二空二吊把四
先下13、14，吊3、4，空15、16.下17、18，吊7、8，空19、20.然后依次下线。
最后把吊把的3、4、7、8嵌入。
按线路连接线头，套上绝缘套。
各相间加绝缘纸捆绑，整形。
3.7交叉式绕组嵌线
适用于极距て和每极没相槽数q为奇数的电机。
z:
定子槽数。
P：
磁极对数。
て:
极距。
M：
相数。
q：
每极没相槽数。
36槽，2对磁极，三相。
て=z/2p=36/4=9
q=z/2pm=36/（2*2*3）=3
A相：
B相：
C相：
嵌二空一嵌一空二吊把三
先下10、11吊2、3空12下13吊6空14、15.
然后依次下线，最后下2、3、6.
相间加绝缘纸，按线路接线头，套绝缘套，整捆绑形。
四实训总结及心得体会
感谢学院能给我们提供这次电机的实训，这次实训对我来说非常有意义，在实训过程当中我学到很多关于异步电动机方面的知识，我以后会加强对它们的学习和应用。
电动机是将电能转换为机械能，现代各种生产机械都广泛应用于电动机来驱动，电动机将在工业当中发挥着巨大的作用。
电动机是我们生活中常见的一种电气化设备，电动机将电能转化为机械能，从而带动各种生产机械和生活用电器的运转。
电动机的应用很广，种类也很多，但它们工作的原理都是一样的。
如何从日常生活中常见的现象入手，激发学生探究的欲望是新课标的新体现。
“通过实训，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，力的方向与电流及磁场的方向都有关系”，与旧教材相比，要求已经降低，减轻了学生的学习负担；再者，新教材中由学生探究模拟电动机的实验对于学生了解电动机的基本构造有很大的帮助，使学生更好地理解电动机的原理和换向器的作用；真正体现理论和实践相结合理念。
升级会员 