电机电力拖动实训报告.docx

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电机电力拖动实训报告

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………….

一实训目的

实训目的通过实训,进一步了解电动机绕组基本结构组、排列方式,掌握定子绕组有关参数的计算方法、绕组的绕制、嵌放规律、绝缘处理等。

从而加深对电动机工作原理的理解,提高实际操作技能、技巧,为日后从事机电设备维修工作打下一定的基础。

二异步电机的基础理论

2.1　三相异步电动机的结构

（一）定子（静止部分）

   1、定子铁心                                    

   作用：

电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。

   构造：

定子铁心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。

  定子铁心槽型有以下几种：

半闭口型槽：

电动机的效率和功率因数较高，但绕组嵌线和绝缘都较困难。

一般用于小型低压电机中。

半开口型槽：

可嵌放成型绕组，一般用于大型、中型低压电机。

所谓成型绕组即绕组可事先经过绝缘处理后再放入槽内。

  开口型槽：

用以嵌放成型绕组，绝缘方法方便，主要用在高压电机中。

   2、定子绕组

   作用：

是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。

   构造：

由三个在空间互隔120°电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。

   定子绕组的主要绝缘项目有以下三种：

（保证绕组的各导电部分与铁心间的可靠绝缘以及绕组本身间的可靠绝缘）。

（1）对地绝缘：

定子绕组整体与定子铁心间的绝缘。

（2）相间绝缘：

各相定子绕组间的绝缘。

   （3）匝间绝缘：

每相定子绕组各线匝间的绝缘。

电动机接线盒内的接线：

   电动机接线盒内都有一块接线板，三相绕组的六个线头排成上下两排，并规定上排三个接线桩自左至右排列的编号为1（U1）、2（V1）、3（W1），下排三个接线桩自左至右排列的编号为6（W2）、4（U2）、5（V2），.将三相绕组接成星形接法或三角形接法。

凡制造和维修时均应按这个序号排列。

3、机座

   作用：

固定定子铁心与前后端盖以支撑转子，并起防护、散热等作用。

   构造：

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开有通风孔，使电动机内外的空气可直接对流，以利于散热。

（二）转子（旋转部分）

   1、三相异步电动机的转子铁心：

   作用：

作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。

   构造：

所用材料与定子一样，由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。

通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。

一般小型异步电动机的转子铁心直接压装在转轴上，大~中型异步电动机（转子直径在300~400毫米以上）的转子铁心则借助与转子支架压在转轴上。

   2、三相异步电动机的转子绕组

   作用：

切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。

   构造：

分为鼠笼式转子和绕线式转子。

（1）鼠笼式转子：

转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。

若去掉转子铁心，整个绕组的外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。

小型笼型电动机采用铸铝转子绕组，对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。

（a）铜排转子（b）铸铝转子

笼形转子绕组

（2）绕线式转子：

绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷与外电路联接。

   特点：

结构较复杂，故绕线式电动机的应用不如鼠笼式电动机广泛。

但通过集流环和电刷在转子绕组回路中串入附加电阻等元件，用以改善异　步电动机的起、制动性能及调速性能，故在要求一定范围内进行平滑调　速的设备，如吊车、电梯、空气压缩机等上面采用。

1—集电环；2—电刷；3—变阻器

图绕线形转子与外加变阻器的连接

  （三）三相异步电动机的其它附件

   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

一、旋转磁场

（一）定子旋转磁场产生的原理

旋转磁场：

指磁场的轴线位置随时间而旋转的磁场。

在三相异步电动机的定子铁心中放置三组结构完全相同的绕组U1U2、V1V2、W1W2，各相绕组在空间互差120°电角度，向这三相绕组中通入对称的三相交流电，则在定子与转子的空气隙中产生一个旋转磁场。

以两极电机即2p=2为例说明，对称的三相绕组U1U2、V1V2、W1W2假定为集中绕组，三相绕组接成星形，并通以三相对称电流iA、iB、iC。

如动画演示所示。

假定电流的瞬时值为正时是从各绕组的首端流入，末端流出。

电流流入端用“×”表示，电流流出端用“﹒”表示。

wt=0时，iA=0；

iB为负值，即iB由末端V2流入，首端V1流出；

iC为正值，即iC由首端W1流入，末端W2流出。

电流流入端用“×”表示，电流流出端用“﹒”表示。

利用右手螺旋定则可确定在wt=0瞬间由三相电流所产生的合成磁场方向，如动画演示所示。

可见合成磁场是一对磁极，磁场方向与纵轴线方向一致，上方是北极，下方是南极。

wt=π/2时，iA为正最大值，即iA由首端U1流入，末端U2流出；

iB为负值，即iB由末端V2流入，首端V1流出；

iC为负值，即iC由W2流入，W1流出。

可见合成磁场方向以较wt=0时按时针方向转过90o。

同理可画出wt=π，wt=3π/2，wt=2π时的合成磁场，可看出磁场的方向逐步按顺时针方向旋转，共转过360o，即旋转一周。

综上所述，在三相交流电动机定子上布置有结构完全相同在空间位置各相差120o电角度的三相绕组，分别通入三相交流电，则在定子与转子的空气隙间所产生的合成磁场是沿定子内圆旋转的，故称旋转磁场。

（二）旋转磁场的旋转方向

U相、V相、W相绕组的电流分别为iA、iB、iC。

三相交流电的相序A——B——C。

旋转磁场的旋转方向为U相——V相——W相（顺时针旋转）

若U相、V相、W相绕组的电流分别为iA、iC、iB（即任意调换电动机两相绕组所接交流电源的相序）

旋转磁场的旋转方向为逆时针旋转。

综上所述，旋转磁场的旋转方向决定于通入定子绕组中的三相交流电源的相序。

只要任意调换电动机两相绕组所接交流电源的相序，旋转磁场即反转。

（三）旋转磁场的旋转速度

两极三相异步电动机（即2P=2）定子绕组产生的旋转磁场，当三相交流电变化一周后，其所产生的旋转磁场也正好旋转一周。

故在两极电动机中旋转磁场的转速等于三相交流电的变化速度，即n1=60f1=3000转\分。

四极三相异步电动机（即2P=4）定子绕组产生的旋转磁场，当三相交流电变化一周后，其所产生的旋转磁场只旋转了半圈。

故在四极电动机中旋转磁场的转速等于三相交流电的变化速度的一半，即n1=60f1/2=1500转/分。

综上所述，当三相异步电动机定子绕组为p对磁极时，旋转磁场的转速为n1=60f1/p

式中n1:

旋转磁场转速（又称同步转速），转/分

f1:

三相交流电源的频率，赫；p:

磁极对数。

2.3　交流绕组的基本知识

一、认识交流绕组（与绕组有关的几个概念）

 ★线圈（绕组元件）：

是构成绕组的基本单元。

绕组就是线圈按一定规律的排列和联结。

线圈可以区分为多匝线圈和单匝线圈。

与线圈相关的概念包括：

有效边；端部；线圈节距等

★极距：

沿定子铁心内圆每个磁极所占的范围

o用长度表示

o用槽数表示

★电角度：

∙转子铁心的横截面是一个圆，其几何角度为360度。

∙从电磁角度看，一对N,S极构成一个磁场周期，即1对极为360电角度

∙电机的机对数为p时，气隙圆周的角度数为p*360电角度。

★节距

∙一个线圈两个有效边之间所跨过的槽数称为线圈的节距。

用y表示。

（看图）

∙y<τ时，线圈称为短距线圈；y=τ时，线圈称为整距线圈；y>τ时，线圈称为长距线圈。

★单层绕组和双层绕组

∙单层绕组一个槽中只放一个元件边

∙双层绕组一个槽中放两个元件边。

★槽距角，相数，每极每相槽数

∙一个槽所占的电角度数称为槽距角，用α表示；

∙相数用m表示，

∙每个极域内每相所占的槽数称为每极每相槽数，用q表示。

二、交流绕组的构成原则

∙均匀原则：

每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各相绕组在每个极域内所占的槽数应相等

o每极槽数用极距τ表示

o每极每相槽数

∙对称原则：

三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆周空间互相错开120电角度。

o如槽距角为α，则相邻两相错开的槽数为120/α。

∙电势相加原则：

线圈两个圈边的感应电势应该相加；线圈与线圈之间的连接也应符合这一原则。

o如线圈的一个边在N极下，另一个应在S极下。

三、三相单层绕组

★构造方法和步骤

∙分极分相:

o将总槽数按给定的极数均匀分开（N,S极相邻分布）并标记假设的感应电势方向。

；

o将每个极域的槽数按三相均匀分开。

三相在空间错开120电角度。

∙连线圈和线圈组：

o将一对极域内属于同一相的某两个圈边连成一个线圈

o将一对极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组

o以上连接应符合电势相加原则

∙连相绕组：

o将属于同一相的p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端。

o串联与并联，电势相加原则。

∙按照同样的方法构造其他两相。

∙连三相绕组

o将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组

o△接法或者Y接法。

★单层绕组分类

∙等元件式整距叠绕组

∙同心式绕组

∙链式绕组

∙交叉链式绕组

∙单层绕组主要用于小型异步电动机。

四、三相双层绕组

★构造方法和步骤（举例：

Z1=24,2p=4,整距,m=3）

∙分极分相:

o将总槽数按给定的极数均匀分开（N,S极相邻分布）并标记假设的感应电势方向；

o将每个极域的槽数按三相均匀分开。

三相在空间错开120电角度。

∙连线圈和线圈组：

o根据给定的线圈节距连线圈（上层边与下层边合一个线圈）

o以上层边所在槽号标记线圈编号。

o将同一极域内属于同一相的某两个圈边连成一个线圈

o将同一极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组

o以上连接应符合电势相加原则

∙连相绕组：

o将属于同一相的2p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端。

o串联与并联，电势相加原则。

∙按照同样的方法构造其他两相。

∙连三相绕组

o将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组

o△接法或者Y接法

★10kW以上的电机主要采用双层绕组

三电机绕组的嵌线

3.1　绕线工具

1绕线模：

绕制线圈必须在绕线模上进行，绕线模一般采用较硬的木质材料或硬塑料制成，不易破裂和变形

2划线板：

是嵌放线圈时将导线划进铁芯线槽内，以及理顺已嵌入槽里的导线的专用工具。

3压线块：

作用是把已嵌入线槽的导线压紧并使其平整的专用工具。

4压线条：

是小型电机必须使用的工具。

压线条捅入槽口有两个作用：

其一是利用楔形平面将槽内的部分导线压实或将槽内所有导线压实，压部分导线是为了方便继续嵌线，压所有的导线是为了便于插入槽楔，封锁槽口；其二是配合划线片对槽口绝缘进行折合，封口。

最好根据槽型的大小制成不同尺寸的条件，压线条整体要光滑，平整，以免操作时损伤导线的绝缘和槽绝缘。

5剪刀：

用来裁剪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。

3.2　绝缘材料与制作槽楔

（一）绝缘材料

绝缘材料是用来隔离带电的或不同电位的导体，使电流按正确的路径流通。

绝缘材料种类很多。

在电机修理中，不同的部位要采用不同的绝缘材料，所用的绝缘材料的绝缘等级必须和所修电机铭牌上的绝缘等级相符。

槽绝缘应按照电动机槽的尺寸选用对应规格的青壳纸或符合绝缘纸来制作。

然后，依定子硅钢片的内径用绝缘纸折出一个纸筒来，纸筒的高度及绝缘槽的长度要大于槽的长度，使绝缘纸能高出槽10mm左右。

把做好的纸筒塞入铁心内径里，然后开始往槽中下线。

在下线的过程中使用纸筒可以防止在下线过程中线圈碰到铁心，以防绕组的绝缘受到破坏。

要注意在嵌线的整个过程中要始终保证绕组的良好绝缘，不要损伤线圈绕组的漆膜和绝缘材料，以免导致绝缘性能的下降以致发生短路现象。

（二）安装工艺过程

（1）放线：

把电机中绕（组线）由铜线按组成的绕组线圈一匝一匝放开，拉直。

在放线过程中要注意线要直，不能弯曲，也不能在放线过程中破坏掉线的绝缘层。

（2）绕线：

将前一步拉直的线根据模具再重新绕制线圈。

（3）裁绝缘纸及放置：

在裁绝缘纸过程中，要按照尺寸来裁剪线张，把握尺寸，