2.3 三相异步电动机定子绕组

2.3.1 绕组参数

1.极距 一个磁极所跨的距离，称为极距，用 τ _p 来表示。若用槽数来表示，以定子槽数 Q ₁ =36、极数2 p =4为例，则

2.每极槽数

3.每极每相槽数

4.电角度 电动机中每对磁极所占的角度常以电角度来表示，一对磁极对应于360°电角度。在多极电动机中，电动机的圆周是360°机械角度，从电动机的磁场观点来看就是 p ×360°电角度，其中 p 为极对数，则

电角度= p ×机械角度

5.槽距角 为了产生圆形旋转磁场，三相绕组在定子内圆周空间必须是对称分布，即三相绕组的轴线互相间隔120°电角度，相邻两槽间的距离用电角度表示，称为槽距角，即

6.相带 如图2-3所示，把每对极在空间占有的360°电角度分成六段，每段占60°电角度，称这样的绕组为60°相带绕组，普通三相异步电动机大都采用60°相带。若把每对极在空间占有的360°电角度分成三段，每段占120°电角度，称这样的绕组为120°相带绕组。下面以三相4极24槽、36槽电动机为例说明60°相带绕组的具体排列，见表2-33。

7.极相组 在一个极面下属于一相的线圈串联在一起组成一个线圈组，称为极相组。根据极相组和组间连接线规律，就能直观地判别出电动机极数。定子绕组根据电机的极数与绕组实际形成极数的关系，分为显极和庶极两种接法，显极接法时极相组数等于电机极数，庶极接法等于电机极数的一半。

8.节距 线圈两个圈边所跨的距离用槽数来表示，称为节距 y ₁ ，例如 y ₁ =8（1-9）。双层绕组的节距分为短距（ y ₁ ＜ τ _p ）、全距（ y ₁ = τ _p ）或长距（ y ₁ ＞ τ _p ）。

2.3.2 三相绕组设计

1.交流绕组的基本要求和分类

（1）基本要求 三相交流绕组要求各相相轴在空间互差120°电角度，并有相同的有效匝数，以保证各相的电动势和磁动势对称，即大小相等，相位互差120°电角度，各相并联支路具有相同的电动势、电流和阻抗。同时，要求绕组感应的电动势和产生的磁动势的基波分量尽可能大，而谐波分量尽可能小。

（2）分类

1）按绕组布置分，有集中绕组和分布绕组；

2）按相带分，有120°、60°、30°相带绕组；

3）按每极每相槽数（ q ₁ ）分，有整数槽绕组和分数槽绕组；

4）按槽内安放线圈层数分，有单层绕组、双层绕组和单双层绕组。

5）按线圈形状和端部连接方式分，有叠绕组、波绕组，以及同心式、链式和交叉式绕组。

（3）单层绕组 单层绕组的特点是每个槽只有一个线圈有效边，整个绕组的线圈数等于电动机槽数的一半。单层绕组嵌线方便，没有层间绝缘，槽的利用率较高，但一般情况下不易做成短距，磁动势波形较双层为差，通常只用于功率较小（例如中心高160以下）的异步电动机。

按表2-33各相带所属的槽号导体组成线圈，由于端部连接的不同，便可构成不同形式的单层绕组。常见的有同心式、链式（ q ₁ =2）及交叉式（ q ₁ =3）等形式绕组。图2-4分别为4极24槽的同心式、链式和4极36槽交叉式绕组展开图。

不论是同心式、链式或交叉式，它们都占有同样的槽号，当通以三相交流电时，产生的磁动势大小及波形相同，具有相同的电磁本质，只不过绕组的端部形状、线圈节距以及线圈间的连接顺序等方面不同。线圈的节距在形式上可能是短距的，但在电磁本质上则是整距的，因此单层绕组的短距系数通常为1。

（4）双层绕组 双层绕组的特点是每个槽内的线圈边分上层和下层，线圈的一个有效边嵌在某槽的下层，另一有效边则嵌在相隔一定槽数的另一个槽的上层，整个绕组的线圈数等于电动机的槽数。双层绕组的主要优点是可以选择有利的节距，以改善电动机的磁动势波形。

双层绕组又分为叠绕组和波绕组，如图2-5所示。

双层叠绕组用于异步电动机定子绕组，而双层波绕组多用于绕线转子异步电动机的转子绕组。双层叠绕组的展开图和圆形接线图分别如图2-6和图2-7所示，双层波绕组的展开图如图2-8所示。

2.绕组形式的选择 功率较小的电动机常选用单层绕组，当每极每相槽数 q ₁ =2时，为单层链式绕组； q ₁ =3时为单层交叉式绕组； q ₁ =4时为单层同心式绕组（对于 p =1的电动机， q ₁ =3～6）；功率较大的中小型电动机，选用双层叠绕组。在基本系列电动机中，对H160及以下，选用单层绕组；对H180及以上，选用双层叠绕组。

三相绕组联结方法一般有星形（ ）联结和三角形（△）联结。小型电动机 P _N ≤3.0kW时，一般用 联结，功率较大时因考虑采用 -△起动，一般用△联结。

3.绕组节距的选择 选择绕组节距，应从电动机具有良好电气性能、工艺性能和节省材料诸方面考虑。

为了削弱高次谐波，双层绕组都采用短距绕组。从电机原理中知道，要想消除 ν 次谐波，绕组节距 y 与每极槽数 Q _p1 之间的关系应满足下式：

例如，要消除5次谐波，则取 ；要消除7次谐波，则取 。由此可见，取 ≈（0.8～0.86） Q _p1 时，对于削弱5次、7次谐波有良好的效果。

y 与 Q _p1 的比值称为短距比或节距系数，用 β 表示，即

常用的短距比 β 值列于表2-34。

对于两极电动机的双层绕组，为了下线方便通常采用 。

4.绕组系数计算

（1）分布系数

式中，对60°相带绕组， ；对120°相带绕组， ；槽距电角度 。

对于分数槽绕组，计算分布系数 K _d1 时，应先将 q ₁ 化为假分数，即 ，取其分子 N 代替 q ₁ ，并以分母 d 除 α 之后代替 α ，再用上式计算 K _d1 值。

（2）短距系数

式中，短距比或节距系数 。

（3）绕组系数 绕组系数 K _dp1 按下式计算：

60°相带整数槽绕组常用节距及基波绕组系数见表2-35。