什么是電樞繞組？它與勵磁繞組的區(qū)別在哪？

勵磁繞組(也叫激磁繞組)是可以產(chǎn)生磁場的線圈繞組。一般在電動機(jī)和發(fā)電機(jī)內(nèi)，有串勵和并勵之分。發(fā)電機(jī)內(nèi)用勵磁繞組，可以替代永磁體，可以產(chǎn)生永磁體無法產(chǎn)生的強(qiáng)大的磁通密度，且可以方便調(diào)節(jié)，從而可以實(shí)現(xiàn)大功率發(fā)電。增壓變壓器中向串聯(lián)繞組供給電能的繞組 [1] 。只有同步發(fā)電機(jī)和同步電動機(jī)才有勵磁繞組和電樞繞組。一般的交流異步電動機(jī)是沒有勵磁繞組的。勵磁繞組有單波繞組和復(fù)波繞組。單波繞組的特點(diǎn)是將同極性下的所有線圈按一定規(guī)律全部串聯(lián)起來，形成一條并聯(lián)支路。所以整個電樞繞組只有兩條并聯(lián)支路。波繞組線圈的換向器節(jié)距式中P為磁極對數(shù);k為換向片數(shù);a為使Ys等于整數(shù)的正整數(shù)，它等于波繞組的并聯(lián)支路對數(shù)。單波繞組的a=1，而a=2的復(fù)波繞組稱雙波繞組，它可以看成是由兩個單波繞組并聯(lián)而成的復(fù)波繞組，故有4條并聯(lián)支路;a>2者可類推，但用得很少。波繞組從并聯(lián)電路連接原理上說，只需兩組電刷，即一組正電刷和一組負(fù)電刷。

勵磁繞組設(shè)計包括確定勵磁繞組匝數(shù)、線規(guī)及勵磁系統(tǒng)對額定勵磁電流及電壓的要求。在系列電機(jī)設(shè)計中應(yīng)盡量減少導(dǎo)線規(guī)格數(shù)，使電機(jī)勵磁電流及其勵磁裝置的電流規(guī)格減少，便于批量生產(chǎn)。根據(jù)勵磁系統(tǒng)對額定勵磁電流的要求，例如無刷發(fā)電機(jī)中選用旋轉(zhuǎn)二極管的規(guī)格對額定電流的要求，自動電壓調(diào)節(jié)器對額定勵磁電流的要求等。由初選的額定勵磁電流 IfN及磁極尺寸選取勵磁繞組每極匝數(shù) Wf 及其線規(guī)。中小型發(fā)電機(jī)勵磁繞組一般采用漆包圓線或漆包扁線。導(dǎo)線截面積由選用的電流密度 jf決定，jf選取與勵磁繞組的絕緣等級、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式 (如隱極式，整體凸極式或分離凸極式等) 及通風(fēng)效果等有關(guān)。對同一機(jī)座號不同規(guī)格的發(fā) 電機(jī)，鐵心越長，jf的取值應(yīng)越小。jf的取值范圍，對B級絕緣的發(fā)電機(jī)為3.8 ～5.5A/mm，F(xiàn)級發(fā)電機(jī)為4.5～7A/mm，H級發(fā)電機(jī)為5～8.5A/mm。

勵磁繞組(也叫激磁繞組)：是可以產(chǎn)生磁場的線圈繞組。一般在電動機(jī)和發(fā)電機(jī)內(nèi)，有串勵和并勵之分。發(fā)電機(jī)內(nèi)用勵磁繞組，可以替代永磁體，可以產(chǎn)生永磁體無法產(chǎn)生的強(qiáng)大的磁通密度，且可以方便調(diào)節(jié)，從而可以實(shí)現(xiàn)大功率發(fā)電。

電樞繞組：發(fā)電機(jī)的定子繞組。在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁通的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電勢和多相電流產(chǎn)生的合成旋轉(zhuǎn)磁場。它是與外部電力系統(tǒng)聯(lián)接，用于吸收或送出有功和無功功率的電路部件。

兩者區(qū)別：勵磁繞組是產(chǎn)生勵磁磁場的繞組，電樞繞組是產(chǎn)生交流輸出電的繞組，對于直流勵磁的同步發(fā)電機(jī)來說，勵磁繞組就是發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組，電樞繞組就是發(fā)電機(jī)的定子繞組。

增壓變壓器中向串聯(lián)繞組供給電能的繞組 。只有同步發(fā)電機(jī)和同步電動機(jī)才有勵磁繞組和電樞繞組。一般的交流異步電動機(jī)是沒有勵磁繞組的。

一、電動機(jī)繞組的分類

1、根據(jù)所起的作用不同，電動機(jī)繞組主要分為兩大類：產(chǎn)生氣隙主磁通的主極勵磁繞組和與主磁通相對運(yùn)動感生電動勢的電樞繞組。

2、中小型三相異步電動機(jī)定子繞組按相數(shù)的不同，可分為單相、兩相和三相繞組;按槽中繞組數(shù)量的不同，分成單層繞組、雙層繞組、單雙層混合繞組和正弦繞組4類;按繞組端接方式不同，單層繞組有同心式、鏈?zhǔn)?、交叉式繞組;雙層繞組有疊繞組和波繞組;按每極每相所占的槽數(shù)是整數(shù)還是分?jǐn)?shù)分類，有整數(shù)槽繞組和分?jǐn)?shù)槽繞組。

3、直流電動機(jī)除電樞繞組和勵磁繞組外，為了改善換向，大都裝有換向極繞組和補(bǔ)償繞組。電樞繞組按照繞組元件與換向片之間的連接規(guī)律不同分為疊繞組、波繞組和蛙繞組。

4、同步電動機(jī)為了防止振蕩和改善某些性能，或因啟動的需要,一般裝有阻尼繞組或啟動繞組。

二、單相異步電動機(jī)繞組的分布

1、單相異步電動機(jī)主、副繞組的軸線在空間相隔90°電角度。

2、單相異步電動機(jī)副繞組的導(dǎo)線截面積通常為主繞組的1/2~1/3。

3、單相異步電動機(jī)副繞組的匝數(shù)一般為主繞組匝數(shù)的1/2~2/3。

4、在電容啟動單相異步電動機(jī)中，啟動繞組占總槽數(shù)的1/3，主繞組占總槽數(shù)的2/3。

5、在電容啟動及運(yùn)行單相異步電動機(jī)中，主、副繞組各占總槽數(shù)的1/2。

三、電動機(jī)繞組的接線方法

1、電動機(jī)定子繞組并聯(lián)時要求各相繞組的導(dǎo)體數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)應(yīng)相等。每條支路的匝數(shù)和線徑均應(yīng)相同，各相線圈在空間的分布規(guī)律一樣，即要求其阻抗相同。

2、把同相的各極相組連接成相繞組時，其短連接是每一并聯(lián)支路的所有線圈集中在定子圓周的1/2。

四、電動機(jī)繞組的主要性能

1、一般三相單速電動機(jī)為60°相帶。并聯(lián)時要求每條支路的匝數(shù)和線規(guī)均應(yīng)相同，即要求其阻抗相同，否則易造成環(huán)流和發(fā)熱。

2、三相電動機(jī)繞組為達(dá)到對稱平衡，在空間位置上要相差一樣的角度，使三相電動勢相位互差120°電角度。

3、三相繞組一般采用60°相帶，即三相有效邊在一對磁場下均勻地分為6個相帶。同一個極相組中所有的繞組元件電流方向相同。

4、電動機(jī)各相繞組在每個磁極下應(yīng)均勻分布，先將定子槽按極數(shù)均分，再把每極下槽數(shù)分為 3個相帶，每個相帶占60°電角度。

五、常見電動機(jī)繞組的特點(diǎn)

1、同心式繞組

1)三相同心式單層繞組是由尺寸不同、節(jié)距不等的線圈連接成同心形狀的線圈組，常用于中心高160mm以下、2極的Y系列電動機(jī)定子繞組。

2)同心式繞組的節(jié)距仍為整節(jié)距。同心式線圈連接時，極相組內(nèi)所有線圈均按前一個線圈的尾與下一個線圈的頭依次相接。

3)同心式分布繞組能自行消除三次諧波。

2、鏈?zhǔn)嚼@組

1)鏈?zhǔn)嚼@組常用于每極每相槽數(shù)等于偶數(shù)的小型三相電動機(jī)中。

2)單層鏈?zhǔn)嚼@組線圈節(jié)距相等，且小于極距。

3)鏈?zhǔn)嚼@組的節(jié)距雖短，但不是實(shí)際的短節(jié)距繞組，因其跨距仍在兩個磁極下，即一個線圈的兩個有效邊電勢差180°的電角度。

3、交叉式繞組

1)交叉式繞組主要用在每極每相槽數(shù)為奇數(shù)的電動機(jī)中。

2)交叉式繞組的連接規(guī)律：線圈組內(nèi)各線圈按前一個線圈的尾與下一個線圈的頭相接，成為一個線圈組。線圈組間的連接方式是尾接尾，頭接頭。

3)交叉鏈?zhǔn)嚼@組和交叉同心式繞組的兩組線圈節(jié)距不等，且一組為偶數(shù)、一組為奇數(shù)。

4)交叉鏈?zhǔn)嚼@組和交叉同心式繞組常用于中心高160mm以下，q=3、5、7等的2、4、6、8極的Y系列電動機(jī)定子繞組。

4、單層繞組

1)一個鐵芯槽中只安放一個有效邊的繞組稱為單層繞組。單層繞組的電動機(jī)多做成整節(jié)距，且其節(jié)距不能自行改變。

2)單層繞組的線圈元件數(shù)等于電動機(jī)總槽數(shù)的1/2，所以總槽數(shù)必須為偶數(shù)。

3)10kW以下的小容量異步電動機(jī)通常用等元件或交叉式的單層繞組。

4)三相單層繞組不可制成短節(jié)距繞組。

5、雙層繞組

1)雙層繞組的元件數(shù)等于電動機(jī)定子的槽數(shù)，每個槽內(nèi)沿槽深方向嵌有2個有效邊。

2)雙層繞組的優(yōu)點(diǎn)是所有線圈的尺寸、形狀相同，便于生產(chǎn);端部排列整齊;能靈活地根據(jù)需要選擇最合理的節(jié)距來改善電磁繞組的特點(diǎn)性能。

3)雙層繞組根據(jù)每極每相槽數(shù)的不同可劃分為整數(shù)槽繞組、對稱分?jǐn)?shù)槽繞組和非對稱分?jǐn)?shù)槽繞組。

4)雙層繞組的優(yōu)點(diǎn)是磁動勢波形好、諧波小、損耗小、運(yùn)行性能好、啟動性能好。

6、雙層疊繞組

1)雙層疊繞組的線圈組內(nèi)各元件間按第一個元件的尾端接下一個元件的首端依次相連。

2)雙層疊繞組每相繞組的線圈組數(shù)等于磁級個數(shù)，每個槽內(nèi)有兩個線圈邊，線圈數(shù)等于槽數(shù)，在每極每相槽數(shù)q[q=Z/2pm(Z為定子總槽數(shù)，2p為磁極個數(shù)， m為相數(shù))]為整數(shù)的情況下，每相有2p個線圈組(故共有2pm個線圈組)，每個線圈組由q個線圈串聯(lián)而成。

3)雙層疊繞組的整數(shù)槽繞組里，每一極相組含有的線圈也必定是整數(shù)。雙層疊繞組最大并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù)，即a max =2p。

4)全節(jié)距雙層疊繞組、短節(jié)距雙層疊繞組屬于整數(shù)槽繞組。

5)線圈組間由于相鄰?fù)嗟臉O相組所對磁極性相反，電勢也相反，所以串聯(lián)時，按尾接尾、頭接頭的反串原則相接。并聯(lián)時應(yīng)考慮采用長連接還是短連接，把所有線圈組并起來，最大支路數(shù)等于磁極數(shù)。

7、單疊繞組

1)單疊繞組的基本特點(diǎn)是元件的首端和尾端接到相鄰的兩片換向片上。

2)單疊繞組第一節(jié)距或稱后節(jié)距，是一只元件兩有效邊間的距離，以單元槽數(shù)表示。

3)單疊繞組合成節(jié)距是兩只相連接元件對應(yīng)邊間的距離，以槽數(shù)來表示。

8、雙層波繞組

1)整數(shù)槽波繞組的合成節(jié)距Y=Z/p=2mq。這樣繞組前進(jìn)p對極,串p個線圈,沿定子繞行一周后便回到原出發(fā)的槽號而閉合。雙層波繞組任意兩個串聯(lián)線圈對應(yīng)邊之間的距離為繞組的合成節(jié)距。

2)雙層波繞組并聯(lián)支路數(shù)最多為 2，常用于大中型繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組。雙層波繞組可減少線圈組之間的連接線,也常用于多數(shù)凸極同步電機(jī)。

3)波繞組的連接規(guī)律：繞組沿電樞表面繞行q周,把屬于同一相的所有上層邊在 N極下的線圈依次串聯(lián)而構(gòu)成繞組的一半;再沿電樞表面繞行q周，把屬于同一相的所有上層邊在S極下的線圈依次串聯(lián)而構(gòu)成繞組的另一半;這兩部分線圈再根據(jù)需要串聯(lián)或并聯(lián)。同理連接另兩相繞組即可。

4)波繞組的優(yōu)點(diǎn)：線圈間連線少;對磁極數(shù)多、支路導(dǎo)線截面積大的交流電動機(jī)，節(jié)約導(dǎo)線更為明顯。

9、單波繞組

1)單波繞組所有N極下元件串聯(lián)成一條支路，所有S極下元件串聯(lián)成另一條支路。

2)單波繞組互相連接的兩個元件相隔較遠(yuǎn)，兩只相連接的元件相距約為二倍極距。單波繞組的基本特點(diǎn)是元件兩端接到相隔較遠(yuǎn)的兩片換向片上。

3)單波繞組當(dāng)順著并聯(lián)的元件繞電樞一周后，能回到與起始元件相鄰的元件邊上。

4)單波繞組的并聯(lián)支路對數(shù)與極數(shù)無關(guān),總是等于1。

10、正弦繞組

1)正弦繞組可提高繞組系數(shù)，降低損耗，提高電動機(jī)效率2%~4%，還可有效地消除或削弱高次諧波。

2)正弦繞組把60°相帶的一套繞組變成一半相帶的兩套繞組。

3)正弦繞組中星形部分繞組中的電流比三角形部分繞組中的電流滯后30°電角度，所以定子槽中總電流在任一瞬間沿圓周分布更接近正弦形。

4)正弦繞組有3種排列方式：單雙層混合排列、輪換排列、不輪換排列。

11、混合繞組

1)Δ-Y混合繞組能有效地消除或削弱高次諧波，改善了電勢磁勢波形，從而改善了電動機(jī)性能。

2)△-Y混合繞組中Y接部分繞組中的電流比△接部分繞組中電流滯后30°電角度，所以定子槽中總電流的波形在任一瞬間沿圓周分布更接近正弦形。

3)△-Y 混合繞組是將普通60°相帶的一套繞組變成一半相帶的兩套線組。

12、分?jǐn)?shù)槽繞組

1)分?jǐn)?shù)槽繞組每相占有的槽數(shù)是分?jǐn)?shù)。三相對稱分?jǐn)?shù)槽繞組在每極每相上槽數(shù)不等，但每相的總槽數(shù)是相等的。三相非對稱分?jǐn)?shù)槽繞組使用時不適用于三角形接法，只適用于星形接法。

2)不對稱分?jǐn)?shù)槽繞組可以采用空槽和分配法處理，盡量做到近似對稱以減小磁場不平衡。

3)分?jǐn)?shù)槽繞組分配時，不論是線圈多的極相組還是線圈少的極相組，都應(yīng)布置在對稱位置，只有這樣動平衡才能把電動機(jī)的磁場振動減小到最低限度。

13、電樞繞組

1)電樞繞組是直流電動機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的部件，兩端分別接到兩片換向片上。

2)在直流電動機(jī)中，電樞繞組數(shù)、元件數(shù)、換向器上的換向片數(shù)和電樞單元槽數(shù)相等。

3)采用單波繞組的電樞電流等于2倍的支路電流。