电机与变压器教案(第17讲)

茂名市技工学校文化理论课教案编号：QD-0707-03版本号：A/0流水号：─────────────────────────────────────────────────────────────────────科目：电机与变压器授课班级：09机电高级①、②班共6页《电机与变压器》第十七讲课题：单相异步电动机的绕组和嵌线2节授课日期授课方式讲授提问2拟用时间0.5教学目的1.掌握单相异步电动机的定子绕组的组成2.掌握单相异步电动机的定子绕组展开图的画法选用教具挂图模型、自制挂图重点1.单相异步电动机的定子绕组的组成2.单相异步电动机的定子绕组展开图的画法难点单相异步电动机的定子绕组展开图的画法教学回顾导入课题复习：1、给在空间相差90°电角度的两相绕组通入同相位的交流电，将会产生什么磁场?2、单相罩极异步电动机可以进行正反转运行吗？导入课题：除凸极式结构的罩极电动机采用集中绕组外，绝大部分的单相异步电动机定子绕组均采用分布式绕组，工作绕组和启动绕组空间位置上相差90°电角度，嵌入定子铁心中，再按一定的规律连接而成。单相异步电动机定子绕组从结构、形式上与三相定子绕组基本一样。下面我们一起来学习单相异步电动机的绕组构成和嵌线方法。授课教师：黄文进教研组审阅：科审阅日期：教学过程第8页教学过程第7页一、讲授新课（一）绕组的基本术语1、线圈、线圈组、绕组线圈是用相应绝缘等级的绝缘导线按一定形状、尺寸在绕线模上绕制而成的，可由一匝或多匝组成。多个线圈按一定规则连接成一组就称为线圈组,(一般一个相带为一组），线圈组按照一定规律连接在一起组成某相绕组。三相电动机有三个绕组，常称为三相绕组。为了作图方便，常把线圈画成近似菱形，如图5一1所示。图中直线部分嵌人铁心槽内，进行电磁能量转换，称为有效边；伸出铁心槽外的部分，仅起连接作用，称为端部。在不影响电磁性能和工艺操作条件下，要尽量缩短线圈端部，节约导线，也减少漏抗和其他损耗。2、极距：极距是指每一磁极所占圆周的距离（单位cm)，由于铁心内圆周表面均匀分布铁心槽，所以极距一般多用定子上的槽数来表示。即：（cm）或（槽）3、线圈节距一个线圈的两个有效边所跨定子圆周的距离称为节距，一般也用定子上的槽数来表示，如某线圈的一个有效边嵌放在第一槽，另一个有效边嵌放在第六槽，则其节距槽，节距应接近于极距，即：。而当时称为整距绕组，较常用；时称为短距绕组，可节省导线，双层绕组常数以减少谐波损耗，改善电气性能。时称为长距绕组，浪费导线，一般不用。4、机械角度和电角度一个圆周所对应的几何角度为360°，该几何角度称为机械角度。从电磁观点来看，转子导体每经过一对定子磁极N、S，其感生电动势就完成一个交变周期，相位变化了360°，因而一对磁极占有的是360°电角度。若电机有p对磁极，则相应的电角度为，因此：电角度=机械角度5、每极每相槽数（1）每极每相槽数每一个极下每个相带所占的槽数，称为每极每相槽数，可用下式计算：式中──相数。其中三相：=3；单相电容运行：=2；单相启动或电容启动：主绕组=2/3，副绕组=1/3。（2）相带：60°相带、90°相带、120°相带通常情况下，交流异步电动机每极每相槽数称为相带。每个相带所占有的多少电角度就称为多少度相带，如60°相带、90°相带、120°相带等。对于三相异步电动机的绕组，每个磁极下可分为三个相带，一个磁极对应的电角度为180°，则每个相带所占有的电角度为60°，称为60°相带。而每极每相槽数就是指这60°相带中有个槽。所以三相异步电动机的绕组都采用60°相带法分布。对于单相异步电动机的绕组，每个磁极下可分为二个相带，一个磁极对应的电角度为180°，则有：电容运行的单相异步电动机绕组，主副绕组每个相带所占有的电角度均为90°，称为90°相带，而主副绕组每极每相槽数均占有个槽。所以电容运行的单相异步电动机的主副绕组都采用120°相带法分布。电阻启动或电容启动的单相异步电动机绕组，主绕组每个相带所占有的电角度为120（二）电阻启动或电容启动电动机定子绕组电阻启动或电容启动电动机定子绕组，大多采用同心绕组或链绕组，工作绕组占总槽数的2/3，启动绕组占总槽数的1/3。启动绕组匝数也较少，一般为工作绕组匝数的l/2～l/3，而且启动绕组导线的横截面积通常为工作绕组的1/2～1/3，因为启动结束后，启动绕组就断开不工作，所以启动绕组的电流密度设计得比较高。例7─1电容启动单相异步电动机定子槽数Z=24．极数2P=4，画出同心绕组的展开图。解：（1）计算极距τ及每极每相槽数q1和q2即表明每个磁极占有6个槽，由于工作绕组应占2/3槽数，故工作绕组的每极每相槽数q1为：槽同理，启动绕组占的每极每相槽数q2为：槽当q不为整数时，称为分数槽。由于分数槽绕组制造工艺复杂，漏磁通也大，故应尽量避免。（2）划分相带、列表、画展开图与三相定子绕组一样进行分相，不同的是它不采用60相带法，而是采用LZ1（工作绕组）120相带、LF1（启动绕组）60相带、LZ2工作绕组）120相带、LF2（启动绕组）60相带。与三相电动机定子绕组一样，同相绕组中不同极性下的线圈电流反向，所以将同相绕组中不同极性下的线圈组之间反向连接，即构成图7─9所示的绕组展开图。表7─1槽号所属磁极和相带极距τ(N)τ(S)相带LZ1（120）LF1（60）LZ2（120）LF2（60）第一对磁极槽号1、2、3、45、67、8、9、1011、12第二对磁极槽号13、l4、15、1617、l819、20、21、2223、24图7—9单相电容启动异步电动机绕组展开图(同心式)（三）电容运行电动机定子绕组电容运行单相电动机因启动绕组长期接在电源上，为了产生理想的旋转磁场，启动绕组与工作绕组各占定子总槽数的一半，各绕组所用导线的截面积和匝数也相等或很接近。现举例说明。例7─2电容运行单相电动机定子槽数Z1=24，极数ZP=4，试画出定子绕组展开图。解：（1）计算极距τ及每极每相槽数q由于工作绕组和启动绕组各占一半，则极距、每极每相槽数为：槽槽（2）划分相带、列表、画展开图表7─1槽号所属磁极和相带极距τ(N)τ(S)相带LZ1（120）LF1（60）LZ2（120）LF2（60）第一对磁极槽号1、2、3、45、67、8、9、1011、12第二对磁极槽号13、l4、15、1617、l819、20、21、2223、24用实线表示工作绕组（图中l、2、3组，7、8、9组，19、20、21组），虚线表示启动绕组，每极每相槽数q=3，是奇数，所以采用交叉形式构成绕组展开图，如图7─10所示。图7—10电容运行单相异步电动机绕组展开图(交叉绕组)应用相当广泛的吊风扇一般均以电容运行单相异步电动机为动力，其特点是磁极极数多，转速较慢，通常磁极数为14～18（P=7～9）。图7─11为Z1=36、ZP=18（即、）的电容运行单相异步电动机工作绕组展开图，它的启动绕组结构与工作绕组结构完全一样，采用双层整矩链绕组，其中启动绕组嵌放在偶数定子槽内（图中未画出）。图7—11吊风扇工作绕组展开图（四）正弦绕组简介正弦绕组是指绕组在各个定子铁心槽中的线圈匝数不是均匀分布的，线圈匝数是按照正弦规律分布，而且在每个槽内工作绕组、启动绕组相互重叠。一个槽内既有工作绕组又有启动绕组（绝缘隔离），使电动机气隙中的磁动势分布更接近正弦波形，也可以改善电动机电动势波形，从而提高电动机的运行和启动性能，如图6一17所示。绕组形式与同心绕组相似，所以也称为同心正弦绕组。一般绕制时把启动绕组放在上层，以便修理时容易重绕。它在洗衣机、冰箱电机中得到广泛应用。a)各槽相对导体数分布图b)绕组展开图图7—12单相异步电动机的正弦绕组2二