专题二十四 三相异步电动机绕组概述（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题二十四 三相异步电动机绕组概述（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

一、考纲解读

1.深入理解并能准确阐述三相异步电动机绕组构成的核心原则，明确各原则在绕组设计与运行中的关键作用，能够结合实际案例分析原则的应用情况。

2.全面掌握三相异步电动机绕组构成的合理指标，理解各指标的定义、计算方法及影响因素，能够根据具体电机参数对绕组的合理指标进行评估与分析。

3.清晰区分三相异步电动机绕组的不同种类，了解各种类绕组的结构特点、适用范围及优缺点，能够根据电机的工作要求和性能参数选择合适的绕组种类。

4.准确理解并掌握有关三相异步电动机绕组的几个基本术语的定义，明确各术语之间的相互关系，能够在绕组的分析与设计中正确运用这些术语。

二、知识点梳理

一、三相异步电动机绕组构成的原则

根据三相异步电动机的工作原理,绕组的构成原则有以下三点:

(1)要求三相异步电动机绕组必须是对称分布的,各相绕组的导体(导线)数、并联支路数导体的规格必须相同。

(2)每相绕组在定子内圆的空间位置上均匀分布,三相绕组在空间位置上分别相差120°电角度。

(3)每相绕组在定子内圆上的分布规律相同。

二、三相异步电动机绕组构成的合理指标

为使电动机具有良好的性能和经济效益,要求三相绕组所建立的磁场在气隙中的分布规律接近于正弦曲线;在相同的功率情况下,要求体积小、材料省、坚固耐用、价格便宜。

三、三相异步电动机绕组的种类

三相异步电动机绕组的种类很多,按槽内绕组层数分,有单层绕组和双层绕组:按绕组端部的形状分,单层有同心式、交叉式和链式等;双层绕组有叠绕式和波绕式。但这些绕组构成的原则是一样的。

四、有关绕组的几个基本术语

1、绕组元件 绕组元件是构成绕组的基本部件,通常称为线圈,是用一匝或多匝相互绝缘的导体绕制而成的。将若干个绕组元件按一定规律连接起来,就构成每相绕组,绕组元件如图4-25所示。绕组元件有两个安放在槽内的直线部分,称为有效边,槽外部分只起到连接作用,称为端部;每个绕组元件有两个引出线,一个称为首端,另一个称为尾端。

2、磁极对数(p)  电动机的主磁场在某一时刻沿气隙按N、S、N、S、…交替分布。一对磁极形成一个周期,如果沿气隙有p个周期,则有p对磁极,称磁极对数为p。图4-26所示为磁极对数p=4的电动机的磁场分布图

3、电角度 一个圆周对应的机械角度为360°,如定子绕组能产生p对磁极,一对磁极对应一个交变周期,将一个交变周期定义为360°电角度。因此,电机内圆周为px360°电角度，即电角度=p x 360°

4、极距(r) 极距是指沿定子铁心内圆磁极与磁极之间的距离,或者说每个磁极所占的范围。极距的大小用其所占的内圆弧长来表示,或用其所占的槽数来表示τ=πD/2p=Z/2p，式中 D--定子铁心内圆直径;Z--定子铁心总槽数。

5、节距(y) 节距是指安放在槽中的一个绕组元件的两个有效边所跨的槽距。它一般接近或等于电动机的极距。y=τ的绕组称为整节距绕组，如 y=τ=9,即表示y=1~10槽,如图4-27所示。y=τ时，称为整节距,y<τ时称为短节距,y>τ时,称为长节距。一般采用短节距,可以减小高次谐波对电动机的影响,改善电动机的性能,还可以节省端部的铜线。

6、每极每相槽数(q)  它是指每相绕组在每个磁极下所占有的槽数,三相异步电动机每极每相槽数用q表示q=Z/3×2p，q个槽所占有的区域称为相带,用电角度表示或用槽数表示。

7、极相组   极相组是指一个磁极下属于同一相的q个绕组元件按一定方式连接而成的组合体,或称为线圈组。同一个极相组中所有的绕组元件电流方向相同。

8、单层绕组和双层绕组  一个铁心槽中只安放一个有效边的绕组称为单层绕组,一个铁心槽中沿槽深方向安放两个有效边的绕组称为双层绕组。单层绕组的总绕组元件数等于定子槽数的一半,双层绕组的总绕组元件数等于定子槽数。

9、绕组的并联支路数  一台电动机每相所有的绕组元件有串联成一路的,也有分别串联成几条支路再并联的。每相绕组中并联支路个数称为并联支路数,用a表示。若串联成一路，a=1;若二路并联,a=2。

10、定子绕组展开图  电动机定子绕组分布在铁心内圆周上,为了便于直观表示,设想将定子铁心沿轴向切开,展开成平面,将这种定子铁心及绕组画成平面的图形,称为定子绕组展开图。图4-28所示为三相24槽2极整节距链式定子绕组展开图。  至于绕组的形式,对绕组的排列分布要求,以及单层绕组和双层绕组展开图的绘制步骤,请参看本书的姊妹篇《电动机与变压器维修》中的有关内容。

三、真题练讲

1.（2023 年江苏省电工技能考试真题）在三相异步电动机绕组构成的原则中，下列哪项是确保电机三相绕组产生对称磁场的核心要求？（ ）​

A. 绕组导线材质一致​

B. 三相绕组的匝数、形状和空间位置对称​

C. 绕组绝缘等级相同​

D. 绕组导线截面积相同​

答案：B​

解析：本题考查三相异步电动机绕组构成的原则。三相异步电动机绕组构成的核心原则之一是三相绕组对称，包括匝数对称、形状对称和空间位置对称，只有这样才能产生对称的旋转磁场，保证电机正常运行，故 B 选项正确。A 选项导线材质一致、C 选项绝缘等级相同、D 选项导线截面积相同是绕组制造中的基本要求，但并非确保产生对称磁场的核心原则。​

2.（2022 年广东省职业院校电机原理考试真题）下列指标中，不属于三相异步电动机绕组构成合理指标的是（ ）​

A. 绕组铜损耗小​

B. 电机过载能力强​

C. 绕组空间分布均匀​

D. 产生的磁动势波形接近正弦波​

答案：B​

解析：本题考查三相异步电动机绕组构成的合理指标。绕组构成的合理指标主要围绕绕组自身性能和磁动势质量，如铜损耗小（A 选项）、空间分布均匀（C 选项）、磁动势波形接近正弦波（D 选项）等。电机过载能力强主要与电机的机械结构、转子绕组设计以及控制系统等相关，不属于绕组构成的合理指标，故 B 选项正确。​

3.（2024 年山东省电气工程专业考试真题）三相异步电动机中，按绕组在定子槽内的布置方式分类，下列属于该分类下的绕组种类是（ ）​