实训二 三相异步电机绕组结构
一、 有关术语和基本参数
（一）线圈和线圈组
1． 线圈
线圈是组成绕组的基本元件， 用绝缘导线（漆包线）在绕线模 上按一定形状绕制而成。一般由 多匝绕成，其形状如图1-2-1所 示。它的两直线段嵌入槽内，是 电磁能量转换部分，称线圈有效
边；两端部仅为连接有效边的“过 （a）菱形线圈 （b）弧形线圈 （c）简化画法 桥”，不能实现能量转换，故端部越 图1-2-1常用线圈及简化画法
长材料浪费越多；引线用于引入电流的接线。图1-2-2是线圈嵌入铁心槽内的情况。
(a)立体图 (b)展开图 (c)有效边在槽内实际情况
图1-2-2单层绕组部分线圈嵌入铁心槽内
2.线圈组
几个线圈顺接串联即 构成线圈组，异步电机中 最常见的线圈组是极相组。 它是一个极下同一相的几 个线圈顺接串联而成的一
组线圈，见图1-2-3所示。 (a)连接方法 (b)展开图 (c)简化图
图1-2-3 一个极相组线圈的连接方法 （二）定子槽数
1． 定子槽数
表示。如图1-2-2(a)、（b）所示的
和磁极数2
定子铁心上线槽总数称之为定子槽数，用字母就为电机定子铁心上的线槽。
2． 磁极数2
磁极数是指绕组通电后所产生磁场的总磁极个数，电机的磁极个数总是成对出现，所以电机的磁极数用2出磁极数，即
表示。异步电机的磁极数可从铭牌上得到，也可根据电机转速计算
式中
—电源频率； —磁极对数； —电机同步转速，
可从电机转速取整数后获得。
它在交流电机中为确定转速的重要参数，即
(r/min)
（三）极距τ和节距y
1． 极距τ
相邻两磁极之间的槽距，通常用槽数来表示
(槽)
2． 节距
一个线圈的两有效边所跨占的槽数。为了获得较好的电气性能，节距应尽量接近极距τ。即
（取整）
在实际生产中常采用的是整距和短距绕组。
（四）每极相槽数与槽距角
1． 每极相槽数
是指绕组每极每相所占的槽数
（槽）
2． 槽距角
指定子相邻槽之间的间隔，以电角度来表示，即
（电角度）
（五）线径与并绕根数
线径是指绕制电机时，根据安全载流量确定的导线直径。功率大的电机所用导线较粗，当线径过大时，会造成嵌线困难，可用几根细导线替代一根粗导线进行并绕。其细导
线根数就为并绕根数
（六）单层与双层绕组
单层绕组是在每槽中只放一个有 效边，这样每个线圈的两有效边要分 别占一槽。故整个单层绕组中线圈数
等于总槽数的一半。 1—槽楔；2—覆盖绝缘；3—槽绝缘；4—层间绝缘；
双层绕组是在每槽中用绝缘隔为 5—上层线圈边；6—下层线圈边；
上、下两层，嵌放不同线圈的各一有 图1-2-4 单、双层槽内布置情况 效边，线圈数与槽数相等，图1-2-4是单层、双层槽内布置情况示意图。
二、三相绕组的排列方法
为了在电机内形成旋转磁场，定子槽内各有效边应流过哪一相的电流是有规律的，对三相绕组进行排列其目的，就是体现规律，形成旋转磁场。
（一）三相绕组的构成规则
1． 每相绕组的槽数必须相等，且在定子上均匀分布； 2． 三相绕组在空间应相互间隔120电角度。
3． 三相绕组一般采用60相带，即三相有效边在一对磁场下均匀地分为6个相带。
（二）排列方法
1． 计算基本参数
每极相槽数；
槽距角
2． 编写槽号
编号从第一槽开始顺序编号。 3． 划分相带
。
取个槽为一个相带，相带按U1-W2-V1-U2-W1-V2的顺序循环排列。 4． 标定电流正方向
把U1、V1、W1相带电流正方向选定为指向上方，则U2、V2、W2相带电流正方向指向下方。即相邻相带的电流正方向上下交替。
5．作绕组表
图1-2-5是三个三相绕组分相带、标电流的排列情况。取不同的极数和槽数，以利于观察其规律。（a）图为三相4极24槽；（b）图为三相2极24槽；（c）图为三相4极36槽。
（a）3相4极24槽
（b）3相2极24槽
(c)3相4极36槽
图1-2-5 定子绕组有效边相带分布及各相电流正方向
只要按上述排列方法，使U1相带各槽导体流入U相电流；V1相带各槽导体流入V相电流；W1相带各槽导体流入W相电流，而U2相带、V2相带和W2相带对应的各槽导体分别流出U相、V相和W相电流，即可满足绕组空间对称的规则。
三、三相绕组的端部连接方式
连接端部是为了将分布在各相带的槽导体构成三相对称绕组，连接方式是多种的，每一种连接方式就形成一种形式的绕组。
（一）三相单层绕组端部连接方式性能及特点
1． 等宽度式（叠式）
线圈为等距，所有线圈节距相同，线模容易调整；线圈节距短于极距（整距），较省线材；单层绕组的线圈数目少，嵌线省时，但电气性能较差。
2． 同心式
绕组是单层布线，有较高的槽满率；线圈节距的平均值为等距，绕组端部长度大而耗线材，且漏磁较大、电气性能也较差；可采用分层嵌线而形成“双平面”或“三平面”绕
组，使嵌线方便，多适用于二极电机。
3． 交叉式
绕组为整距，但线圈平均节距较短，用线较节省；每组线圈数和节距都不等，给嵌线工艺增加了困难；槽满率较高，电气性能较差。另外，端部连接方式也可成为同心交叉式，即把等宽度的两线圈改成同心式。
（二）三相单层4极36槽绕组端部连接方式
由三相4极36槽可知该绕组的每极相槽数q=3，端部连接方式可能出现三种方式，用
图1-2-6（a）、（b）、（c）描绘，只连接其中某一相在各分图上说明。
(a)等宽式（叠式）
(b)同心式
(c)交叉式
图1-2-6 单层绕组的三种类型
在实际中，选用哪种端部连接方式，这不是修理人员所考虑的，只有设计人员才考虑。对修理人员来说，原设计数据是重绕电机的重要依据，是不可更改的。
（三）三相单层4极24槽绕组端部连接方式
由三相4极24槽的两个基本参数可计算出每极相槽数=2，根据其规则排列组合有三种端部连接方式，见图1-2-7所示。
（a）等宽式（叠式）
(b)同心式
(c)单链式
总之，以上几种单层绕组型式，具有高的槽利用率、不易发生相间短路、线圈数目较少、嵌线工时省等优点，在小型电机中得到广泛应用。常用的JO2及Y系列电机中，单层叠式绕组用于绕组用于
的4、6、8极电机；单层交叉式绕组用于
的2、4极电机；同心式
的2极电机。这些绕组型式在日常的修理工作中都经常可以见到。另外，
单层绕组由于结构的限定，其绕组端部较厚，不易整形，无法利用适当的短距来改善绕组的电磁性能，这就是单层绕组的电机性能较差的原因。
对容量大，要求高的电机，通常用双层绕组。双层绕组的节距可任意选定，利用适当的短距系数即可消除气隙磁场中的高次谐波，改善电机性能。
（四）三相双层绕组端部连接方式
双层绕组在每槽内嵌放两个有效边，形成了上层边与下层边，各层均有自身的分布规则。绕组的上层边仍按单层对称三相绕组的分相规则进行，划分出每对磁极下的U1-W2-V1-U2-W1-V2各相带，而下层边是按给定的节距
，确定每一线圈的下层边。节距
的确定可按原先设定值，在拆绕组时记录下来。也可计算确定节距：先由τ=
确定
极距， 再按取整数即可。最后用叠绕的方式连接各线圈端部。
双层绕组的每个线圈两个有效边一定要分别置于上层边和下层边，连接线圈端部组成极相组和相绕组所依据的电流正方向是按各线圈上层有效边所标定的，具体端部连接方式 见图1-2-8所示，图为三相4极36槽双层叠绕组。
(a)U相绕组
b)三相绕组
图1-2-8 双层叠绕组展开图
（五）三相双层叠绕组端部连接方式性能及特点 1． 性能
(a)由于能随意选择合理的节距，从而改善了电磁性能；
(b)线圈采用了短节距，使端部长度变小，省线材，并提高了效率. 2． 特点
(a)所有线圈节距相同，绕制方便； (b)线圈端部变形小，易整形；
(c)线圈数比单层绕组多一倍，故嵌线费工；
(d)在同一槽内由于嵌入异相线圈边，这样容易造成短路故障； (e)层间需加绝缘，槽满率就较低。
四、 实训要求
1． 搞懂60相带在磁极下按U1-W2-V1-U2-W1-V2规律排序的原因。
2． 补画出图1-2-6（a）、（b）、（c）各分图的其它两相的端部接线，并作出绕组表，最后再把三相绕组接为Y接。
3． 补画出图1-2-7各分图中其它两相的端部接线，作出绕组表，最后再把三相绕组接为△接，并将绕组接成二路并联的形式。
4． 会画三相双层叠绕36槽二极绕组端部连接图和展开图。
5． 对所要嵌线修理的三相异步电机，作出绕组表，画出绕组端部连接图和展开图。 体会“按分相后确定的各导体有效边内电流正方向连接”这句话，简练地总结出三相绕组端部连接的接线规律。
五、实训记录
1． 在图1-2-6、图1-2-7各分图上补画齐其它两相端部接线。
2． 本人所要嵌线修理的三相异步电机，绕组总线圈数= ，每极相槽数= ，极相组数= ，每组线圈数= ，线圈节距= ，极距= ，并联支路数= 。
作出绕组表
三相双层叠绕36槽2极电机展开图
4． 端部接线规律总结：
六、实训考核
实训项目量化考核表
实训二 三相异步电机绕组结构
一、 有关术语和基本参数
（一）线圈和线圈组
1． 线圈
线圈是组成绕组的基本元件， 用绝缘导线（漆包线）在绕线模 上按一定形状绕制而成。一般由 多匝绕成，其形状如图1-2-1所 示。它的两直线段嵌入槽内，是 电磁能量转换部分，称线圈有效
边；两端部仅为连接有效边的“过 （a）菱形线圈 （b）弧形线圈 （c）简化画法 桥”，不能实现能量转换，故端部越 图1-2-1常用线圈及简化画法
长材料浪费越多；引线用于引入电流的接线。图1-2-2是线圈嵌入铁心槽内的情况。
(a)立体图 (b)展开图 (c)有效边在槽内实际情况
图1-2-2单层绕组部分线圈嵌入铁心槽内
2.线圈组
几个线圈顺接串联即 构成线圈组，异步电机中 最常见的线圈组是极相组。 它是一个极下同一相的几 个线圈顺接串联而成的一
组线圈，见图1-2-3所示。 (a)连接方法 (b)展开图 (c)简化图
图1-2-3 一个极相组线圈的连接方法 （二）定子槽数
1． 定子槽数
表示。如图1-2-2(a)、（b）所示的
和磁极数2
定子铁心上线槽总数称之为定子槽数，用字母就为电机定子铁心上的线槽。
2． 磁极数2
磁极数是指绕组通电后所产生磁场的总磁极个数，电机的磁极个数总是成对出现，所以电机的磁极数用2出磁极数，即
表示。异步电机的磁极数可从铭牌上得到，也可根据电机转速计算
式中
—电源频率； —磁极对数； —电机同步转速，
可从电机转速取整数后获得。
它在交流电机中为确定转速的重要参数，即
(r/min)
（三）极距τ和节距y
1． 极距τ
相邻两磁极之间的槽距，通常用槽数来表示
(槽)
2． 节距
一个线圈的两有效边所跨占的槽数。为了获得较好的电气性能，节距应尽量接近极距τ。即
（取整）
在实际生产中常采用的是整距和短距绕组。
（四）每极相槽数与槽距角
1． 每极相槽数
是指绕组每极每相所占的槽数
（槽）
2． 槽距角
指定子相邻槽之间的间隔，以电角度来表示，即
（电角度）
（五）线径与并绕根数
线径是指绕制电机时，根据安全载流量确定的导线直径。功率大的电机所用导线较粗，当线径过大时，会造成嵌线困难，可用几根细导线替代一根粗导线进行并绕。其细导
线根数就为并绕根数
（六）单层与双层绕组
单层绕组是在每槽中只放一个有 效边，这样每个线圈的两有效边要分 别占一槽。故整个单层绕组中线圈数
等于总槽数的一半。 1—槽楔；2—覆盖绝缘；3—槽绝缘；4—层间绝缘；
双层绕组是在每槽中用绝缘隔为 5—上层线圈边；6—下层线圈边；
上、下两层，嵌放不同线圈的各一有 图1-2-4 单、双层槽内布置情况 效边，线圈数与槽数相等，图1-2-4是单层、双层槽内布置情况示意图。
二、三相绕组的排列方法
为了在电机内形成旋转磁场，定子槽内各有效边应流过哪一相的电流是有规律的，对三相绕组进行排列其目的，就是体现规律，形成旋转磁场。
（一）三相绕组的构成规则
1． 每相绕组的槽数必须相等，且在定子上均匀分布； 2． 三相绕组在空间应相互间隔120电角度。
3． 三相绕组一般采用60相带，即三相有效边在一对磁场下均匀地分为6个相带。
（二）排列方法
1． 计算基本参数
每极相槽数；
槽距角
2． 编写槽号
编号从第一槽开始顺序编号。 3． 划分相带
。
取个槽为一个相带，相带按U1-W2-V1-U2-W1-V2的顺序循环排列。 4． 标定电流正方向
把U1、V1、W1相带电流正方向选定为指向上方，则U2、V2、W2相带电流正方向指向下方。即相邻相带的电流正方向上下交替。
5．作绕组表
图1-2-5是三个三相绕组分相带、标电流的排列情况。取不同的极数和槽数，以利于观察其规律。（a）图为三相4极24槽；（b）图为三相2极24槽；（c）图为三相4极36槽。
（a）3相4极24槽
（b）3相2极24槽
(c)3相4极36槽
图1-2-5 定子绕组有效边相带分布及各相电流正方向
只要按上述排列方法，使U1相带各槽导体流入U相电流；V1相带各槽导体流入V相电流；W1相带各槽导体流入W相电流，而U2相带、V2相带和W2相带对应的各槽导体分别流出U相、V相和W相电流，即可满足绕组空间对称的规则。
三、三相绕组的端部连接方式
连接端部是为了将分布在各相带的槽导体构成三相对称绕组，连接方式是多种的，每一种连接方式就形成一种形式的绕组。
（一）三相单层绕组端部连接方式性能及特点
1． 等宽度式（叠式）
线圈为等距，所有线圈节距相同，线模容易调整；线圈节距短于极距（整距），较省线材；单层绕组的线圈数目少，嵌线省时，但电气性能较差。
2． 同心式
绕组是单层布线，有较高的槽满率；线圈节距的平均值为等距，绕组端部长度大而耗线材，且漏磁较大、电气性能也较差；可采用分层嵌线而形成“双平面”或“三平面”绕
组，使嵌线方便，多适用于二极电机。
3． 交叉式
绕组为整距，但线圈平均节距较短，用线较节省；每组线圈数和节距都不等，给嵌线工艺增加了困难；槽满率较高，电气性能较差。另外，端部连接方式也可成为同心交叉式，即把等宽度的两线圈改成同心式。
（二）三相单层4极36槽绕组端部连接方式
由三相4极36槽可知该绕组的每极相槽数q=3，端部连接方式可能出现三种方式，用
图1-2-6（a）、（b）、（c）描绘，只连接其中某一相在各分图上说明。
(a)等宽式（叠式）
(b)同心式
(c)交叉式
图1-2-6 单层绕组的三种类型
在实际中，选用哪种端部连接方式，这不是修理人员所考虑的，只有设计人员才考虑。对修理人员来说，原设计数据是重绕电机的重要依据，是不可更改的。
（三）三相单层4极24槽绕组端部连接方式
由三相4极24槽的两个基本参数可计算出每极相槽数=2，根据其规则排列组合有三种端部连接方式，见图1-2-7所示。
（a）等宽式（叠式）
(b)同心式
(c)单链式
总之，以上几种单层绕组型式，具有高的槽利用率、不易发生相间短路、线圈数目较少、嵌线工时省等优点，在小型电机中得到广泛应用。常用的JO2及Y系列电机中，单层叠式绕组用于绕组用于
的4、6、8极电机；单层交叉式绕组用于
的2、4极电机；同心式
的2极电机。这些绕组型式在日常的修理工作中都经常可以见到。另外，
单层绕组由于结构的限定，其绕组端部较厚，不易整形，无法利用适当的短距来改善绕组的电磁性能，这就是单层绕组的电机性能较差的原因。
对容量大，要求高的电机，通常用双层绕组。双层绕组的节距可任意选定，利用适当的短距系数即可消除气隙磁场中的高次谐波，改善电机性能。
（四）三相双层绕组端部连接方式
双层绕组在每槽内嵌放两个有效边，形成了上层边与下层边，各层均有自身的分布规则。绕组的上层边仍按单层对称三相绕组的分相规则进行，划分出每对磁极下的U1-W2-V1-U2-W1-V2各相带，而下层边是按给定的节距
，确定每一线圈的下层边。节距
的确定可按原先设定值，在拆绕组时记录下来。也可计算确定节距：先由τ=
确定
极距， 再按取整数即可。最后用叠绕的方式连接各线圈端部。
双层绕组的每个线圈两个有效边一定要分别置于上层边和下层边，连接线圈端部组成极相组和相绕组所依据的电流正方向是按各线圈上层有效边所标定的，具体端部连接方式 见图1-2-8所示，图为三相4极36槽双层叠绕组。
(a)U相绕组
b)三相绕组
图1-2-8 双层叠绕组展开图
（五）三相双层叠绕组端部连接方式性能及特点 1． 性能
(a)由于能随意选择合理的节距，从而改善了电磁性能；
(b)线圈采用了短节距，使端部长度变小，省线材，并提高了效率. 2． 特点
(a)所有线圈节距相同，绕制方便； (b)线圈端部变形小，易整形；
(c)线圈数比单层绕组多一倍，故嵌线费工；
(d)在同一槽内由于嵌入异相线圈边，这样容易造成短路故障； (e)层间需加绝缘，槽满率就较低。
四、 实训要求
1． 搞懂60相带在磁极下按U1-W2-V1-U2-W1-V2规律排序的原因。
2． 补画出图1-2-6（a）、（b）、（c）各分图的其它两相的端部接线，并作出绕组表，最后再把三相绕组接为Y接。
3． 补画出图1-2-7各分图中其它两相的端部接线，作出绕组表，最后再把三相绕组接为△接，并将绕组接成二路并联的形式。
4． 会画三相双层叠绕36槽二极绕组端部连接图和展开图。
5． 对所要嵌线修理的三相异步电机，作出绕组表，画出绕组端部连接图和展开图。 体会“按分相后确定的各导体有效边内电流正方向连接”这句话，简练地总结出三相绕组端部连接的接线规律。
五、实训记录
1． 在图1-2-6、图1-2-7各分图上补画齐其它两相端部接线。
2． 本人所要嵌线修理的三相异步电机，绕组总线圈数= ，每极相槽数= ，极相组数= ，每组线圈数= ，线圈节距= ，极距= ，并联支路数= 。
作出绕组表
三相双层叠绕36槽2极电机展开图
4． 端部接线规律总结：
六、实训考核
实训项目量化考核表