三相異步電動機繞組展開圖繪制教學中的問題與思考

周　詳（涼山州職業技術學校,四川　西昌　615022）

三相異步電動機繞組展開圖繪制教學中的問題與思考

周詳
（涼山州職業技術學校,四川西昌615022）

摘要：繞組展開圖繪制教學中不易理解和容易造成困惑的三個問題，列舉出了三個問題以及其表現形式，分析了出現各種情況背后的原因，澄清了疑問，幫助學生加深對繞組展開圖的認識，加強了對展開圖繪制技能的掌握。

關鍵詞：繞組展開圖;相帶電流方向;繞組首尾端確定

1　繞組展開圖繪制過程中的問題

三相異步電動機繞組展開圖的繪制能讓學生充分認識三相異步電動機定子繞組的內部結構，清楚不同繞組形式各相繞組線圈（組）與線圈（組）之間的連接方式，三相繞組首尾端的確定方式、空間布置，對正確理解三相異步電動機的工作原理，完成對定子繞組的維修以及重繞定子繞組起著至關重要的作用，是中職學生《電機與變壓器》課程要求掌握的基本技能之一。

在繞組展開圖繪制之前，學生已經學習并掌握了三相異步電動機定子繞組的構成原則，其內容是：（1）要求三相異步電動機繞組必須是對稱分布的，各相繞組的導體數、并聯支路數、導體規格必須相同。（2）每相繞組在定子內圓的空間位置上均勻分布，三相繞組在空間位置上分別相差120°電角度。（3）每相繞組在定子內圓上的分布規律相同。

下面舉例說明在繞組展開圖繪制過程中學生不易理解和容易造成困惑的三個問題。一是對繞組有效邊分相的認識，二是各相帶電流方向的確定，三是繞組首尾端的確定。

計算的相關參數如下：

標繪槽號如圖1所示：

圖1　有效邊分相方法一

2　三相異步電動機展開圖繪制的方法

對于有效邊的分相，不同教材分相的方法不同，常見的有兩種分相法，這兩種分相方法分相的結果是相帶的排列順序不同，最終帶來展開圖的不同，如果教學中教師不說明兩種分相法的異同，學生在接觸本教材以外的繞組展開圖時會帶來困惑，甚至質疑該展開圖的正確性。首先說明本教材所采用的分相方法，對于3相4極24槽的電動機先把已繪好的電動機槽號，按磁極四等分，并標出極距的位置，在劃定好的極距下，將每一極距三等分，得到每極每相二槽，依次在每槽下分別用U、V、W標出，如圖1所示。

另外一種常用的分相方法是三相異步電動機一般均按60°相帶劃分，已知槽距角а=30°，每相帶占兩槽，由此可把4極下劃分出12相帶。若把1、2槽定為U1相帶，則按繞組構成原則，V1相帶應與它相隔120°電角度。可知V1相帶占5、6槽，同理W1相帶應比V1相帶再移過120°電角度，應占9、10兩槽，這一對極下的另外三個相帶即可以U1相帶為準加以確定，7、8槽所在相帶正好與U1相帶間隔180°電角度，其電流相位與U1相帶相差180°，標為U2相帶，3、4槽的相帶與W1相帶相差180°電角度，標為W2相帶；11、12的相帶與V1相帶相差180°，標為V2相帶。電動機第二対極下各導體的相帶劃分，按以上方法也可排列為U1-W2-V1-U2-W1-V2。如圖2所示。

圖2　有效邊分相方法二

這兩種分相方法其本質均遵循了三相繞組在定子內圓的空間位置上均勻分布的原則，同樣也遵循了三相繞組在空間位置上分別相差120°電角度的原則，在這里需要特別對學生加以說明的是在圖1中U相與W相相差120°電角度，W相又與V相相差120°電角度，展開圖中三相按U、W、V相序排列，而在圖2中U相與V相相差120°電角度，V相又與W相相差120°電角度，在展開圖中三相繞組按U、V、W相序排列。兩種分相法從展開圖中看僅體現在相序不同，并不影響展開圖的繪制，也都符合三相繞組的構成原則。

在分相完成后下一步驟就是要標出各相帶的電流方向，采用不同分相方法的繞組展開圖其電流方法的標注也不一樣，這里也是學生極易糊涂的地方，為什么同一磁極下，各相帶的電流方向標注會出現兩種情況，看似兩種都有道理，似乎又互相矛盾。所以在這里教師要特別指出兩種相帶電流方向標注不同的依據。

圖3　按實際電流方向標注的各相帶電流方向

圖3中采用的是同一磁極下，各相帶電流方向相同的標注方法。

圖3所示各相帶電流方向的標注系采用按實際電流方向標注的方法，由三相交流電的波形圖可知，在圖5中每一時刻（交流電過零時刻除外），三相交流電均是兩正一負或兩負一正，而圖3所示的各相帶電流方向正是三相交流電在120°＜wt＜180°區間內U、V、W三相交流電流入三相繞組的實際方向，三相交流電在120°＜wt＜180°區間內有iu＞0,iv＞0,iw＜o。

若規定電流為正時，電流方向從該繞組的首端流進，末端流出；電流為負時，電流方向從該繞組的末端流進，首端流出，如圖3所示U、V相電流為正，從U、V相首端入，末端出，N極下的U1相帶的1、2槽，V1相帶的5、6槽電流方向向上，W相電流為負，從W相的末端流入，首端流出，N極下W2相帶的3、4槽電流方向向上。