三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組是非常重要的部件，也是容易發(fā)生故障的部件。所以修理三相異步電動(dòng)機(jī)的工作量大部分是修理定子繞組。繞組修復(fù)的質(zhì)量對(duì)電機(jī)的性能有很大影響。

異步電動(dòng)機(jī)繞組的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，主要有單層繞組和雙層繞組，雙層繞組的節(jié)距很容易確定，單層繞組中的全節(jié)距繞組、同心繞組和單鏈繞組的節(jié)距也是如此。但一般文獻(xiàn)中沒(méi)有介紹單層交叉鏈纏繞節(jié)距是如何確定的。因此，很難確定交叉鏈卷繞的節(jié)距。

本文介紹了在長(zhǎng)期的汽車(chē)修理教學(xué)和實(shí)踐中摸索出的一條規(guī)律。為了解釋清楚繞組節(jié)距的計(jì)算方法，首先要定義一些關(guān)于電機(jī)定子繞組的術(shù)語(yǔ)。

電動(dòng)機(jī)定子繞組名詞術(shù)語(yǔ)

1、繞組

線圈是由絕緣線纏繞成一定形狀而成的。線圈可以由一匝或多匝組成；由多個(gè)線圈組成的單元稱(chēng)為線圈組；由多個(gè)線圈或線圈組組成的單相或整個(gè)電磁電路的組合統(tǒng)稱(chēng)為繞組。因此，線圈是電機(jī)繞組的基本部件，繞組是電機(jī)電磁部分的主要部件。

線圈的直線部分稱(chēng)為有效側(cè)，作為電磁能量轉(zhuǎn)換部分嵌在鐵芯槽中。它的兩端伸出芯槽，它的角形部分不能直接轉(zhuǎn)換能量，只是起到連接兩個(gè)有效邊的橋梁作用。

2、極相組數(shù)

極群數(shù)量是針對(duì)三相交流電機(jī)的。在一個(gè)相中形成相同磁極的所有線圈(一個(gè)或多個(gè))稱(chēng)為一組極相，也稱(chēng)為線圈組。

3、每極每相槽數(shù)q

每個(gè)磁極下每相繞組所占的槽數(shù)稱(chēng)為每極每相的槽數(shù)。

4、極距f

繞組的極距是指每個(gè)磁極所占據(jù)的圓周表面的距離。對(duì)于交流電機(jī)，一般指鐵芯相鄰兩磁極中心所占的槽距，用槽數(shù)表示。那么交流電機(jī)的極距f等于定子槽數(shù)Z與極數(shù)P之比，即f=z/2p。

5、節(jié)距y

節(jié)距是指單個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊所占據(jù)的槽的數(shù)量。比如y=6，即線圈的兩條有效邊相隔6個(gè)槽，即兩條有效邊分別嵌在個(gè)槽和第七個(gè)槽中。

定子繞組節(jié)距的確定

1、故障的發(fā)現(xiàn)

電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，由于某些原因，機(jī)械部分或電氣部分會(huì)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致電機(jī)不能正常工作，甚至燒壞電機(jī)。在維修電機(jī)的過(guò)程中，一些原因也會(huì)造成電機(jī)故障。電機(jī)故障有很多種。

在實(shí)際工作中，要快速正確地排除故障，首先要快速正確地找出故障原因和故障點(diǎn)。

就電氣方面而言，電動(dòng)機(jī)的故障現(xiàn)象主要有：

三相異步電動(dòng)機(jī)的單相運(yùn)行；電機(jī)的v形連接操作；定子繞組接地；定子繞組匝或相之間短路等。

除了定子繞組供電線外，上述故障都是由于定子繞組內(nèi)部斷線和短路引起的。無(wú)論是繞組斷裂還是短路，定子繞組都需要修復(fù)，而修復(fù)定子繞組最方便可靠的方法就是重繞定子繞組。

重繞定子繞組的主要方法是根據(jù)電機(jī)原定子繞組的數(shù)據(jù)，或者根據(jù)銘牌型號(hào)查相關(guān)技術(shù)資料確定新繞組的數(shù)據(jù)。

2、繞組重繞步驟

如果電機(jī)有銘牌或舊繞組，當(dāng)電機(jī)換上新繞組時(shí)，只要按照原繞組的技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行修理，修理后的性能基本接近原性能。

在沒(méi)有原始數(shù)據(jù)，即確定空殼電機(jī)繞組技術(shù)數(shù)據(jù)時(shí)，一般有兩種方法：

一種是測(cè)量電機(jī)定子鐵芯的長(zhǎng)度和內(nèi)徑，然后根據(jù)定轉(zhuǎn)子鐵芯的槽數(shù)和結(jié)構(gòu)形式參考與之接近的電機(jī)型號(hào)，用該電機(jī)型號(hào)的繞組技術(shù)數(shù)據(jù)(如匝數(shù)、線徑等)進(jìn)行修復(fù)。);另一種方法是重新計(jì)算電機(jī)繞組。

計(jì)算步驟如下：

A.測(cè)量所需數(shù)據(jù)：定子鐵芯內(nèi)徑、定子鐵芯長(zhǎng)度、定子鐵芯軛高度、定子鐵芯齒寬，計(jì)算定子槽面積、定子和轉(zhuǎn)子鐵芯槽數(shù)以及空氣

三相異步電動(dòng)機(jī)繞組的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，主要有雙層繞組和單層繞組。

雙層繞組的優(yōu)點(diǎn)是可以選擇最有利的螺距，使異步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)波形更接近正弦波。所有線圈具有相同的形狀和尺寸，易于制造，并且可以形成更多的平行分支。缺點(diǎn)是嵌入困難。所以大容量(10kW以上)的三相異步電動(dòng)機(jī)一般采用雙層繞組。

單層繞組的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，嵌線方便，槽利用率高。最大的缺點(diǎn)是產(chǎn)生的磁場(chǎng)和電勢(shì)波形差，使得電機(jī)鐵損和噪聲高，起動(dòng)性能差，所以多用于小容量三相異步電機(jī)。單層纏繞按其結(jié)構(gòu)和形狀可分為單層鏈?zhǔn)嚼p繞、單層同心纏繞和單層交叉鏈?zhǔn)嚼p繞。

單層鏈?zhǔn)嚼@組由節(jié)距相同的線圈組成，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是繞組線圈一個(gè)一個(gè)設(shè)置，形似一條長(zhǎng)鏈。優(yōu)點(diǎn)是線圈尺寸相同，只需要一個(gè)模板；缺點(diǎn)是由于線圈相互堆疊，很難使端部成形。所以單層鏈?zhǔn)嚼@組一般用于每極每相q3槽的電機(jī)。

同心繞組的結(jié)構(gòu)特征在于每相繞組由不同節(jié)距的同心線圈連接而成。優(yōu)點(diǎn)是線圈同心排列，端部不需要重疊，端部容易成型；缺點(diǎn)是要做多個(gè)模板。因此，同心繞組一般用于q3的偶數(shù)條件。

單層交叉鏈?zhǔn)嚼p繞本質(zhì)上是同心纏繞和鏈?zhǔn)嚼p繞的綜合。由于采用了不等距線圈，比同心繞組的端部短，便于布置。單層交叉鏈繞組主要用于奇數(shù)q=的四極或二極小型三相異步電動(dòng)機(jī)的定子。

3、繞組種類(lèi)的選擇

由于交流電機(jī)繞組的極相組是由幾個(gè)線圈組成的，而且由于某些電機(jī)的極相組的分布設(shè)計(jì)不同，繞組節(jié)距不能只由一個(gè)線圈決定，而應(yīng)由極相組相鄰極間的槽中心距決定。

纏繞節(jié)距可根據(jù)需要選擇。對(duì)于雙層繞組，為了改善旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的波形和電機(jī)的性能，最有利的節(jié)距一般為y=(5/6) f，單層鏈?zhǔn)嚼@組一般為全節(jié)距繞組，即y=f，同心繞組的節(jié)距一般是先確定每極每相的槽數(shù)，然后由外向內(nèi)同心布置相鄰磁極的同相繞組。

當(dāng)每極每相的槽數(shù)為q2的奇數(shù)時(shí)，不能布置單鏈繞組，必須采用單、雙匝交叉鏈繞組，即同一極相組的線圈分別折向兩側(cè)。所以這種繞組有兩個(gè)節(jié)距，沒(méi)有理論公式確定繞組節(jié)距。通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐，獲得以下經(jīng)驗(yàn)：

即先將每極每相的槽號(hào)q分為兩組，一組為q’，另一組為q”，q=q’q”。注意這兩組數(shù)據(jù)一組是單數(shù)，一組是偶數(shù)。那么它們對(duì)應(yīng)的音高分別是y=f-(q-q)和y =f-(q-q)。

例如，一臺(tái)四極36槽三相交流異步電動(dòng)機(jī)，其定子繞組采用交叉鏈?zhǔn)嚼@組，其節(jié)距計(jì)算如下：

f=z/2p=36/4=9

q=z/2pm=36/(43)=3

拆分成q'=1，Q'=2，那么y'=9-(3-1)=7，y''=9-(3-2)=8。

即每極每相繞組中一個(gè)線圈的繞組節(jié)距為7 (1 ~ 8)，而兩個(gè)線圈的繞組節(jié)距為8 (1 ~ 9)。具體分布如圖1所示。