单相电容运转式电动机的布线设计与技巧

2010-11-22万玉吉

微特电机 2010年7期

关键词：节距磁极运转

万玉吉

(南阳农业学校, 河南南阳 471003)

0 引言

单相电动机的种类很多,但电容运转式以其运行性能良好而得到了广泛应用,如电风扇电机、排气扇电机、洗衣机电机。本文将用通俗易懂的语言、清晰明了的步骤、形象直观的插图, 以16槽4极为例介绍单相电容运转式电动机的设计与技巧。

1 计算参数

1.1 极距τ

在电磁场理论中,涉及到许多参数, 但在电机的布线设计中,仅需掌握极距、槽距角、相带、两相位置这四个参数,这是电机布线设计的技巧之一。

定子绕组通入交流电后,在定子内圆上会形成多对磁极, 这些磁极同时旋转。如单相电容运转式16槽4极电机所形成的磁极是N、S、N、S两对磁极。

1.2 槽距角a

一对磁极所形成的电角度为360°, p对磁极所形成的电角度为p×360°。如16槽4极单相电容运转式电动机磁极对数为p=2,其定子内圆上形成的电角度为2 ×360°=720°。

1.3 相带Q

每个磁极中包含有两相绕组,每极中每相绕组所占有的槽数称为相带Q。单相电容运转式电动机的相带为(槽)。那么, 16槽4极单相电容运转式电动机的相带(槽)。

1.4 两相位置

单相交流电机中的两相绕组分别为U相(或运行)绕组、V相(或起动)绕组。 U相绕组的头和尾分别用U1、U2表示;V相绕组的头和尾分别用V1、V2表示。单相电动机中两相绕组的头U1、V1要前后错开90°电角度。那么, 16槽4极单相电容运转式电动机的U1、V1应错开90°或90°/a=90°/45°=2(槽)。

2 划分相带

电机相带的划分方法有多种,一种简易的划分方法是只需画槽、划分相带、标出电流的瞬时方向即可, 这是电机布线设计的技巧之二。

2.1 画出Z

画出定子铁心展开后的Z槽, 并标上槽号。那么, 16槽4极单相电容运转式电动机的16槽展开图,如图1所示。

图1 16槽展开图

2.2 划分相带

先按τ的宽度划分出各磁极的极距, 并按N、S的规律标出各磁极的名称。如图2所示。

图2 划分相带

再在各极距中按Q的宽度划分出各相带, 并按U-V-U-V…的规律标出各相带的名称。

2.3 标出电流的瞬时方向

按N极面下各槽中电流方向向上, S极面下各槽中电流方向向下的规律标出各槽中电流的瞬时方向。如图3所示。

图3 标出电流的瞬时方向

3 画展开图

画展开图之前, 首先要弄清线圈节距、绕组形式、接线规律这三个概念。

同一个线圈的两个边之间所间隔的槽数称为节距y, 例如,线圈的左边在第2槽, 右边在第8槽, 那么,该线圈的节距为y=6槽。

每相绕组的形式有链式(单链、双链), 即每组中各线圈节距相同, 只不过前后错开一槽;有同心式,即每组中各线圈的大小像同心圆;有交叉式, 即组与组之间的串联是一个大组,一个小组。

每相中组与组之间的接线规律有反串, 即组与组之间是头接头或尾接尾的连接;有顺串,即组与组之间是尾接头或头接尾的连接。

3.1 先画U相绕组展开图

电机展开图的画法有多种,但只要符合以下三点原则,就能画出最简易的展开图, 这是电机布线设计的技巧之三。

以U相为例说明线圈的节距、形式、接线规律应符合的三点原则:①U相带槽中所下的线圈形成U相绕组;②U相绕组的所有线圈要串联, 且要符合电流的瞬时方向;③线圈的节距要最短, 以便节省铜线。

按照①和②可画出16槽4极单相电容运转式电动机的U相展开图,如图4 所示,它有三种形式,每一种形式设计出的电机都能正常运转。再按照③的要求进行分析,图4a的总节距为(3 +5)×2 =16槽, 图4b的总节距为4 ×2 ×2 =16槽, 图4c的总节距为3 ×4 =12槽。显然,图4c的总节距最短,故U相展开图采用图4c为最佳,绕组形式为单链式;接线规律为反串;线圈节距为y=3槽。

图4 U相展开图

3.2 再画V相绕组展开图

首先按照两相(U1与V1)相差90°的布置原则确定V1的位置。如16槽4极单相电容运转式电动机的U1与V1应相差2 个槽距, 即U1在第2槽时,V1应在第4槽。

再按照与图4c同样的三点设计原则,画出V相绕组,即按照与U相同样的规律复制出V相, 只不过两相前、后错开2个槽距。那么, 16 槽4极单相电容运转式电动机的两相展开图,如图5所示。

图5 两相展开图

4 画端线图(或实际下线图)

端线图既能表达出实际下线规律, 又能表达出接线规律,通过下面两步的介绍, 就可画出形象直观的端线图,这是电机布线设计的技巧之四。

4.1 先给各线圈编号

给展开图中各线圈依次编号为①、②、③、…,如图6所示。

4.2 双平面下线法

先下外档V相的四个线圈②、④、⑥、⑧;再下内档U相的四个线圈①、③、⑤、⑦, 如图7 所示。采用双平面下线法时,端线不够美观, 但比较容易,适合初学者。

4.3 单平面下线法

由图6可知, 线圈组⑧、⑦、⑥、…依次错开1槽,因此,在画端线图或实际下线时从第16槽开始,沿顺时针方向按线圈组的编号(即采用隔一槽下一个线圈的规律)依次下每个线圈,如图8 所示。具体下线顺序:⑧线圈下第16和第3槽, ⑦线圈下第14和第1 槽, ⑥线圈下第 12和第15 槽, …, 采用“隔一下一” 的规律, 自然容易下线。采用单平面下线法时,端线整齐美观,但需要吊把,适合熟练者。