交流电动机绕组

交流绕组部分（感应电动势和磁动势）习题1.谐波电动势对电机运行有何影响？为什么同步发电机定子绕组采用星型接法？谐波电动势使电机的电动势波形非正弦，产生谐波转矩和附加损耗。

为了消除3次谐波，同步电机定子绕组采用星形接法。

（三相交流电流中，各相基波电动势相位差为120度，而各相的三次谐波电动势相位差为360度，即为同相。

同理，3的倍数的各奇次谐波也为同相位。

这样接成星形时，在线电动势中不可能出现3次和3的倍数奇次谐波电动势。

当三相绕组接成三角形，3次及3的倍数奇次谐波电动势在闭合的三角形电路中被短路而形成环流，引起附加铜损耗，虽然这时只残留微少的电压降，线电动势中仍不出现这类谐波。

因此多采用星形连接。

）2.为什么交流绕组的磁动势，既是时间函数又是空间函数？用单相绕组基波磁动势来说明。

交流绕组的电流是随时间而变化的正弦函数。

磁动势为空间函数，磁场在空间分布。

（见练习题书P.121）3.脉动磁动势和旋转磁动势有什么关系？脉动磁动势可以分解为两个旋转磁动势分量，每个旋转磁动势分量的振幅为脉动磁动势振幅的一半，旋转速度相同，但旋转方向相反。

（分解的表达式见笔记p.3）。

等式左边为脉动磁动势，等式右边第一项为正向旋转磁动势，在空间按正弦规律分布，幅值不变，幅值位置在wt-x=0处，随时间变化，磁动势波在空间移动，移动的速度为w，所以是旋转磁动势。

等式右边第二项为负向旋转磁动势。

4.产生圆形旋转磁动势和椭圆形旋转磁动势的条件有何不同？m相对称电流流入m相对称绕组时，产生圆形旋转磁动势。

m相不对称电流流入m相对称绕组，或者m相对称电流流入m相不对称绕组时，产生椭圆形旋转磁动势。

5.如果不考虑谐波分量，在任一瞬间，脉动磁动势的空间分布是怎样的？圆形旋转磁动势的空间分布是怎样的？椭圆形旋转磁动势在空间分布是怎样的？如果观察一瞬间，能否区别该磁动势是脉动磁动势、圆形旋转磁动势或椭圆形旋转磁动势？如果不考虑谐波分量，在任一瞬间，脉动磁动势、圆形旋转磁动势和椭圆形旋转磁动势在空间分布均为正弦波，故不能区别三种磁动势。

第一章电动机绕组基础知识绕组是电动机进行电磁能量转换与传递，从而实现将电能转化为机械能的关键部件。

绕组是电动机最重要的组成部分，又是电动机最容易出现故障的部分，所以在电动机的修理作业中大多属绕组修理。

在本章中，主要介绍与电动机绕组有关的若干基础知识。

第一节电动机绕组的类别电动机绕组按其结构可有多种类别，今将数种较常用的分类简介于下：一、集中式绕组与分布式绕组1、集中式绕组安装在凸形磁极铁心上的绕组，例如直流电动机定子上的主磁极绕组和换向极绕组，是集中式绕组。

对于三相电动机而言，如果每相绕组在每个磁极下只占有一个槽，在这种情况下，则也是集中式绕组。

2、分布式绕组分散布置于铁心槽内的绕组，例如直流电动机的转子绕组以及三相电动机的定子绕组和转子绕组，都是分布式绕组。

二、短距绕组、整距绕组与长距绕组1、短距绕组绕组的节距小于极距的绕组，叫做短距绕组。

短距绕组广泛应用于直流电动机的转子绕组以及三相交流单速电动机的定子绕组。

2、整距绕组绕组的节距等于极距的绕组，叫做整距绕组，又称全距绕组或满距绕组。

3、长距绕组绕组的节距大于极距的绕组，叫做长距绕组。

除了在三相交流单绕组多速电动机中会有长距绕组以外，一般情况下，不用长距绕组。

三、单层绕组、双层绕组与单双层绕组1、单层绕组在铁心槽内仅嵌一层线圈边的绕组，叫单层绕组。

单层绕组在10千瓦以下的小功率三相电动机中应用较多。

2、双层绕组在铁心槽内嵌有上、下两层线圈边的绕组，叫双层绕组。

双层绕组广泛应用于直流电动机以及功率在10千瓦以上的三相电动机。

3、单双层绕组有少数三相异步电动机，定子铁心的一部分槽中仅嵌入单层线圈边，而在另一部分槽中则嵌有双层线圈边，这种既有单层又有双层的绕组，即单双层绕组。

这种绕组是由双层短距绕组演变而来的。

四、整数槽绕组与分数槽绕组1、整数槽绕组三相电动机绕组中，每极每相槽数为整数的叫整数槽绕组。

2、分数槽绕组三相电动机绕组中，每极每相槽数为分数的叫分数槽绕组。

交流感应电动机的主要结构
交流感应电动机是一种常见的电动机类型，被广泛应用于家庭电器、工业设备以及交通工具等领域。

它的主要结构包括转子、定子、绕组和外壳。

1. 转子：交流感应电动机的转子是由铁芯和绕组组成的。

铁芯通常由硅钢片叠压而成，以减少磁损耗。

绕组则由导电材料制成，通常采用铜线。

转子的主要作用是产生旋转力矩，驱动机械装置运转。

2. 定子：定子是交流感应电动机的固定部分，由铁芯和绕组构成。

定子铁芯同样由硅钢片叠压而成，以降低铁损耗。

绕组则由定子线圈组成，线圈一般为三相绕组，通过外部供电的交流电产生旋转磁场，进而驱动转子旋转。

3. 绕组：交流感应电动机的绕组主要由转子绕组和定子绕组组成。

转子绕组位于转子上，定子绕组位于定子上。

绕组通过导电材料制成，通常采用铜线。

绕组在电机运行时通过电流产生磁场，进而与定子和转子之间的磁场相互作用，从而产生旋转力矩。

4. 外壳：交流感应电动机的外壳通常由金属材料制成，用于保护内部结构并提供机械支撑。

外壳也有助于散热，以确保电机在运行过程中保持正常温度。

同时，外壳还起到减震和噪音降低的作用。

综上所述，交流感应电动机的主要结构包括转子、定子、绕组和外壳。

这些部件相互作用，通过电流和磁场产生旋转力矩，从而实现电动机的正常运转。

交流感应电动机的优点包括结构简单、可靠性高、效率较高，因此在各个领域得到广泛应用。

交流绕组的磁动势§9-2 一相绕组的磁动势(1)一相绕组的磁动势为一空间位置固定、幅值随时间变化的脉振磁动势，脉振的频率等于电流的频率，脉振磁动势的幅值位于相绕组的轴线上。

(2)一相绕组的基波(或谐波)脉振磁动势可以分解成两个幅值相等。

转速相同，转向相反的旋转磁动势。

旋转电角速度w 恰恰等于角频率每分钟转数同步速n1(3)一相绕组的 v 次谐波磁动势表达式为：f ϕν =Fϕν=Fϕmνcosναcosωt cosνα=0.9νIwkp wνcosωt cosνα交流绕组的磁动势§9-3 三相绕组的磁动势研究对象为研究方便，把三相绕组的每一相用一个等效的单层整距集中绕组来代替，该等效绕组的匝数等于实际一相串联匝数w 乘以绕组因数kw1, kw1w 称为一相的有效匝数，三相绕组在空间互差120度电角度。

这是一对极电机的三相等效绕组示意图。

电流正方向+B +AYC A XZ α=0 B+C三相绕组的基波磁动势结论：三相基波合成磁动势具有以下性质1）三相对称绕组通入三相对称电流产生的基波合成磁动势为一幅值不变的旋转磁动势。

由于基波磁动势矢量的端点轨迹是一个圆形，故又称为圆形旋转磁动势。

2）三相基波合成磁动势的幅值为一相基波脉振磁动势最大幅值的3/2 倍，即F 1 =32Fϕm1= 1.35Iwkp w1(安/ 极)3）三相基波合成磁动势的转向取决于电流的相序和三相绕组在空间上的排列次序。

基波合成磁动势总是从电流超前的相绕组向电流滞后的相绕组方向转动，例如电流相序为A－B－C，则基波合成磁动势按A轴－B轴－C轴方向旋转，改变三相绕组中电流相序可以改变旋转磁动势的转向。

4）三相基波合成磁动势的转速与电流频率保持严格不变的关系，即该转速即为同步速。

5）当某相电流达到最大值时，基波合成磁动势的波幅刚好转到该相绕组的轴线上，磁动势的方向与绕组中电流的方向符合右手螺旋定则。

分析方法如果三相等效绕组里通过三相对称电流，则每相均产生一脉振磁动势；把三个相绕组的磁动势进行合成，即得三相绕组的合成磁动势。

单相交流电机的工作原理一、单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。

当单相正弦电流通过定子绕组时，电动机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。

这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电动机无法旋转。

当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如顺时针方向旋转），这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。

这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。

要使单相电动机能自动旋转起来，我们可在定子中加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差90度，起动绕组要串接一个合适的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差90度，即所谓的分相原理。

这样两个在时间上相差90度的电流通入两个在空间上相差90度的绕组，将会在空间上产生（两相）旋转磁场，在这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动，起动后，待转速升到一定时，借助于一个安装在转子上的离心开关或其他自动控制装置将起动绕组断开，正常工作时只有主绕组工作。

因此，起动绕组可以做成短时工作方式。

但有很多时候，起动绕组并不断开，我们称这种电动机为电容式单相电动机，要改变这种电动机的转向，可由改变电容器串接的位置来实现。

在单相电动机中，产生旋转磁场的另一种方法称为罩极法，又称单相罩极式电动机。

此种电动机定子做成凸极式的，有两极和四极两种。

每个磁极在1/3-1/4全极面处开有小槽，把磁极分成两个部分，在小的部分上套装上一个短路铜环，好象把这部分磁极罩起来一样，所以叫罩极式电动机。

单相绕组套装在整个磁极上，每个极的线圈是串联的，连接时必须使其产生的极性依次按N、S、N、S排列。

当定子绕组通电后，在磁极中产生主磁通，根据楞次定律，其中穿过短路铜环的主磁通在铜环内产生一个在相位上滞后90度的感应电流，此电流产生的磁通在相位上也滞后于主磁通，它的作用与电容式电动机的起动绕组相当，从而产生旋转磁场使电动机转动起来。

单相交流电机的工作原理一、单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。

当单相正弦电流通过定子绕组时，电动机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。

这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电动机无法旋转。

当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如顺时针方向旋转），这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。

这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。

要使单相电动机能自动旋转起来，我们可在定子中加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差90度，起动绕组要串接一个合适的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差90度，即所谓的分相原理。

这样两个在时间上相差90度的电流通入两个在空间上相差90度的绕组，将会在空间上产生（两相）旋转磁场，在这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动，起动后，待转速升到一定时，借助于一个安装在转子上的离心开关或其他自动控制装置将起动绕组断开，正常工作时只有主绕组工作。

因此，起动绕组可以做成短时工作方式。

但有很多时候，起动绕组并不断开，我们称这种电动机为电容式单相电动机，要改变这种电动机的转向，可由改变电容器串接的位置来实现。

在单相电动机中，产生旋转磁场的另一种方法称为罩极法，又称单相罩极式电动机。

此种电动机定子做成凸极式的，有两极和四极两种。

每个磁极在1/3--1/4全极面处开有小槽，把磁极分成两个部分，在小的部分上套装上一个短路铜环，好象把这部分磁极罩起来一样，所以叫罩极式电动机。

单相绕组套装在整个磁极上，每个极的线圈是串联的，连接时必须使其产生的极性依次按N、S、N、S排列。

交流电动机绕组拆除方法
沟通电动机绕组因经过浸漆，烘烤等处理坚硬不易拆除，拆除时可参照下列方法进行。

1.冷拆法
a) 拆除槽楔：可用金属工具，如利用废钢锯条磨制成的刀片，将槽楔从中间破开取出或用压线板推出。

b) 取出旧导线：可用钳子，錾子等工具，把定子绕组端部剪断，从另一端打出或用钳子把导线逐根的从槽内拉出。

拉出导线时，勿用力过猛，应按绕组挨次逐一进行，拆除线圈时应防止碰伤铁芯或拉坏槽口。

2.热拆法
a) 利用烘房，烘箱或通以电流加热使绝缘软化，在热状态下，采纳与冷拆法相类似的方法将线圈拆除。

加热电机时应掌握温度，以线圈绝缘软化即可，温度太高会使定子矽钢片间绝缘损坏。

b) 大、中型电机可用大容量的降压变压器或用交直流弧焊机加热，假如变压器或电焊机容量不够时，可一相、一组或一个线圈分别加热。

3.化学法
a) 对微型电机，如不好拆除时，可试用溶剂浸泡或刷浸的化学方法拆除。

溶剂成份为：丙酮50%、甲苯45%、石蜡为5%，其调配方法为：先将石蜡加热熔化后，移开热源。

加入甲苯，最终加入丙酮拌合匀称而
成。

b) 把电机立放泡入有盖的铁盒内，或用毛刷刷绕组的两端和槽口，然后加盖防止溶剂挥发过快，约等1-2小时即可取出拆线。

c) 使用此法要留意防止明火和选用通风良好的地方，以防溶剂气体吸入人体中毒，由于溶剂价格昂贵，稍大电机不宜采纳。