2.3 单相异步电动机常用绕组展开图
2.3.1 单相同心式绕组的特点
单相异步电动机的同心式绕组是由几个轴线重合而节距(又称跨距)不同的线圈串联组成的,每个线圈组中各个线圈具有相同的匝数。
由于电阻分相启动电动机和电容分相启动电动机的运行性能主要取决于主绕组(因为副绕组不参与运行),通常主绕组的线圈数目比副绕组的线圈数目多,而且主绕组线圈的匝数比副绕组线圈的匝数多,主绕组电磁线的截面积比副绕组电磁线的截面积大。
对于电容运转电动机和双值电容电动机,由于主、副绕组都参与运行,故两套绕组的线圈数目、线圈匝数及电磁线截面积均基本相同。
2.3.2 单相正弦绕组的特点与实例
单相异步电动机的正弦绕组一般都采用同心式绕组结构,但其特点是组成每一个极相组(线圈组)的各个线圈的匝数不相等。其具体要求是使属于同一相绕组的各槽内的导体数按正弦规律分布。这样,当同一相电流流过该相所有匝数不等的同心式线圈时,由于各槽中电流之和与槽内导体数成正比,故使槽电流分布也符合正弦波形,进而使绕组建立的磁场空间分布波形也接近正弦波形,所以称这种结构的绕组为正弦绕组。
图2-11是以百分数表示的正弦绕组各槽中导体分布图(图中将主绕组槽内导体数最多的作为100%),与之对应的正弦绕组展开图如图2-12所示。当同一槽内嵌有主、副绕组两个线圈边时,一般将主绕组放置在槽的下层,将副绕组放置在槽的上层,上、下层之间应垫入层间绝缘。
图2-11 24槽4极正弦绕组各槽导体分布图
图2-12 24槽4极正弦绕组展开图
在正弦绕组中,各个同心线圈的匝数是不相等的,每个槽内放置的线圈的匝数占每相每极总匝数的百分比可按有关公式计算,也可查表求得,表2-2为常用正弦绕组分布表。
表2-2 常用正弦绕组分布表
注:表中数字为各槽内同心线圈的匝数占每极总匝数的百分数。
正弦绕组的主要优点是:能显著地削弱高次谐波,使气隙磁场的分布尽可能地接近正弦波,从而降低杂散损耗和电磁噪声,提高效率,改善电动机的启动性能和运行性能。其缺点是:由于各线圈的匝数不同,使线圈绕制工艺复杂、费工时,有些槽的槽满率较低,降低了铁芯的利用率。
2.3.3 罩极式单相异步电动机的绕组
罩极式单相异步电动机按定子结构可分为凸极式和隐极式两种。
凸极式罩极单相异步电动机的主绕组是集中绕组,套在定子磁极上;副绕组是一个短路环,套在磁极极靴的一部分,如图1-10所示。
隐极式罩极单相异步电动机的主、副绕组都是分布绕组,分别嵌放在定子铁芯的槽内。为了保证电动机性能良好,应使主、副绕组的轴线在空间相隔一定的电角度(一般为40°~60°)。其副绕组串联后自行短路,故称为罩极线圈。
隐极式罩极单相异步电动机定子绕组展开图如图2-13所示。为了改善电动机的启动性能和运行性能,隐极式罩极单相异步电动机的主绕组也可按正弦规律分布在各槽中。
图2-13 18槽2极隐极式罩极单相异步电动机绕组展开图
隐极式罩极单相异步电动机的副绕组是闭合绕组,故其线圈的匝数很少(一般仅几匝),而其电磁线截面积很大。该绕组的线圈可以集中放在两个槽内,也可分散地嵌在较多的槽内。