1.2　Y系列電動機的繞組

1.2.1　電動機繞組結(jié)構(gòu)的概念與術(shù)語

本書電動機繞組采用筆者原創(chuàng)的端面模擬畫法四色彩圖。為使讀者對繞組圖的識別，下面特將有關繞組結(jié)構(gòu)的基本概念和電工術(shù)語進行介紹。

（1）線圈、線圈組及其極性

電動機繞組的線圈形狀如圖1-1所示。它的直線部分嵌入槽內(nèi)的是有效部分，通電后產(chǎn)生電磁感應，故稱“有效邊”。連接兩個有效邊的部分稱“端部”。它是線圈伸出鐵芯兩端的部分。線圈兩根引線從有效邊引出，稱“端線”。線圈形狀有多種，至于選用那種并無限制規(guī)定，但習慣上對線圈節(jié)距很小，如吊扇的線圈（節(jié)距僅1、2槽），就常用圖（c）的矩形線圈；若線圈節(jié)距很大，如2極電動機等多用圖（b）的鼓形線圈；而中等節(jié)距則常用圖（a）的菱形線圈。

Y系列基本屬小型電動機，線圈是由絕緣導線按選定形狀的模具繞制而成的基本元件。線圈可以是多匝也可單匝，其匝數(shù)是由定子鐵芯電磁參數(shù)決定，所以，不同規(guī)格的電動機，線圈匝數(shù)是不同的，重繞修理時要根據(jù)電動機原始數(shù)據(jù)對照本書資料來確認進行，其中核算方法可參考化工版的《電機修理計算與應用》一書所述。

電動機繞組的線圈畫法如圖1-2所示。本書所用的端面模擬畫法如圖（d）所示，它的一只線圈由二圓一弧二引線構(gòu)成，其中兩小圓分別代表嵌入兩槽中的有效邊，弧線代表線圈端部，引線出自所在槽的線圈有效邊。

線圈組是按同方向繞制而成多只線圈，如圖1-3所示。其中圖（a）畫法用于繪制繞組平面展開圖；圖（c）是原理接線圖畫法，它主要用在繞組接線非常復雜時引導接線之用，如變極電動機繞組、三相正弦繞組及延邊三角形啟動繞組等采用作為輔圖。圖（d）俗稱“方塊圖”，常用于三相電機繞組接線圓圖。圖（c）和圖（d）的功能主要是指導繞組接線，而無法反映整個繞組線圈的安排狀況。圖（b）是本書采用的端面畫法，它不但能指導接線，還能清晰地反映線圈（組）在鐵芯槽內(nèi)的層次安排。無論線圈或線圈組都有兩根引接線，通常俗稱為“線頭”和“線尾”，或稱“始端”和“末端”，其實它的頭、尾，始、末都是人為假設的，當線圈（組）未嵌入定子鐵芯槽之前，設定的頭、尾并無實質(zhì)性意義。線圈（組）嵌入后，可任意設某端為頭，則另一端必定為尾。假設U1端為頭，若設電流從U1流入如圖1-3（a），則電流從尾端U2流出，這時可見，電流在線圈組的流向如上方箭頭，是從左到右，這個電流方向就是線圈組的“極性”；我們再設這個方向為“正極性”，則圖（a）、圖（b）、圖（c）、圖（d）都呈正極性。如果電流方向改變而從尾端U2流入，顯然，上方箭頭就變成從右到左，即電流極性變反了，這就是“反極性”。由此可見，線圈組的頭、尾端是設定的，不因電流方向而改變；但電流改變可使線圈組極性改變。

（2）單層繞組、雙層繞組與線圈組的頭尾設定

三相繞組的布線有單層和雙層，還有部分單雙層混合布線。單層繞組是每槽只安排一個有效邊，如圖1-4所示，端面圖畫法如圖1-3（b）所示。單層繞組通常應用于功率較小的電動機，在Y系列中，中心距160mm及以下常用單層布線。單層繞組每只線圈兩有效邊各占1槽，因此它的線圈總數(shù)只有槽數(shù)的一半，如36槽的定子，無論繞制多少極數(shù)的電動機，其總線圈數(shù)都只有18只。雙層繞組每槽要安排兩個有效邊，即1只線圈要占1槽（即兩個半槽）如圖1-5所示。所以，36槽雙層繞組便有36只線圈。單雙層繞組在Y系列正規(guī)產(chǎn)品中沒有應用，本書從略。

根據(jù)習慣，在雙層繞組中，通常都設線圈組的下層邊引線為頭端，上層邊引線為尾端。單層繞組每槽只有一個有效邊，槽中沒有上下層之分，但是，當采用交疊法（吊邊）嵌線時，先嵌入槽的線圈邊將被后嵌邊的端部壓住，故將先嵌邊稱“沉邊”；后嵌入的邊稱“浮邊”，如圖1-4（a）所示。另外，單層繞組有的是用不吊邊的整嵌法布線，這時，如圖1-4（b）所示，每組線圈呈平面分布，既無上、下層，也無沉、浮邊；通常就習慣用方位定頭、尾。即將線圈組置在定子下方時，線圈左側(cè)邊的引線為頭，線圈右側(cè)邊引線為尾。

此外，線圈組一般由多只線圈連繞而成，但也可由一只線圈構(gòu)成一組的，稱為“單圈組”，如單層鏈式繞組即全由單圈組構(gòu)成三相繞組。單圈組的頭、尾區(qū)分也同上述。

（3）顯極繞組、庶極繞組與相帶寬度

①顯極繞組　圖1-6是一臺具有明顯凸極的單相電動機的定子，它屬于單圈組，每極各有一只（組）線圈，當兩（組）線圈如圖尾與尾連接后，假定電流從U1進入；根據(jù)右手螺旋定則，兩線圈產(chǎn)生磁場回路如圖（a）中虛線所示，從而在凸極上形成S、N兩個極性，則這臺電動機是2極。這就是顯極繞組。由此可見，顯極繞組具有如下特征：

a.一相繞組中，線圈（組）數(shù)等于電機極數(shù)；

b.同相相鄰線圈組接線規(guī)律是“尾與尾”或“頭與頭”相接，從而使相鄰兩組線圈極性相反；

c.同相線圈組間的分布是緊靠或相交的，如圖1-6（b）所示。

②庶極繞組　圖1-7是一臺單相電動機，定子也由兩個單圈組構(gòu)成，但與圖1-6比較，不同的是它的兩線圈是“尾與頭”相接；同樣設電流從U1流入，由螺旋定則可知，兩個凸極上都產(chǎn)生相同的S極性。由于同性相斥，使其磁路變成如圖虛線所示，從而用兩（組）線圈產(chǎn)生4極。這就是庶極繞組。庶極繞組有如下特征：

a.在一相繞組中，線圈組數(shù)等于極數(shù)的一半；

b.同相相鄰線圈（組）接線是“尾與頭”或“頭與尾”相接，從而使相鄰兩（組）線圈極性相同；

c.同相線圈（組）間的分布如圖1-7（b）所示，是隔開一個極距的。

③繞組相帶與相帶寬度　定子相繞組在每一磁極之下所含槽數(shù)，并以電角度表示的寬度稱電動機繞組相帶。它由下式計算

αs=αq（電角度）

式中　αs——相帶寬度，（電角度）；

α——每槽電角度，α=180°×2p/Z，也可由各圖例參數(shù)中直接查取；

q——電機繞組每極相槽數(shù)，q=Z/（2pm） ，或由各圖例參數(shù)中直接查??；

Z——定子槽數(shù)；

2p——電機極數(shù)；

m——相數(shù)，m=3。

Y系列電動機基本都是顯極布線，它的相帶寬度均為60°，故又稱60°相帶繞組。因?qū)傧盗械某Ｒ?guī)繞組，所以一般都不另作標明。120°相帶是庶極繞組，在單速機中極少應用，主要用于變極電動機。在Y系列中僅有個別圖，屬于特例，所以所編著各圖集均注明庶極。

（4）分數(shù)繞組

①分數(shù)槽繞組　分數(shù)槽繞組屬雙層疊式繞組的特例。一般而言，常規(guī)的大多數(shù)繞組都是每極相槽數(shù)q=整數(shù)的，即構(gòu)成繞組的每組線圈數(shù)是相等的。但隨著規(guī)格擴展，有時會出現(xiàn)不等圈的大、小線圈組，即其q=帶分數(shù)，這就是分數(shù)槽繞組，簡稱分數(shù)繞組。例如，定子60槽繞制三相8極時，極相槽數(shù)q=60/（8×3）=2槽，雙層繞組即每組2個線圈，而半個線圈是無法實施的，如要構(gòu)成一相完整的繞組，通常是用歸并法，將1/2圈加到一組，再把1/2圈減去后作為相鄰的另一組。這時，8極電機就由線圈組3—2—3—2—3—2構(gòu)成一相繞組。繞組實例如圖5-21所示。由于分數(shù)槽繞組可以抑制齒諧波對電動機磁場的干擾，從而得到較多的應用，所以目前也不再將其列為特殊型式。

此外，分數(shù)槽q值的帶分數(shù)常用1/2，但也有用其他值，但在定子的安排都必須對稱，而通常都有現(xiàn)成的分布規(guī)律，這屬設計問題，這里不作討論了。

②分數(shù)圈繞組　分數(shù)圈繞組是單層繞組，主要應用于交叉式。它的極相槽q為整數(shù)時屬顯極布線，但單層線圈組的每組線圈數(shù)S則帶1/2的帶分數(shù)，即大小線圈組也相差1圈，并在相繞組中安排交替輪換，如單層交叉式和單層同心交叉式。此外，還有一種q帶1/3的單層疊式（可分割）庶極布線的分數(shù)圈繞組。此式應用極少，繞組布接線可見化工版一分冊圖4-117。

（5）分數(shù)匝繞組

電動機繞組設計是一項嚴謹?shù)墓ぷ?，匝?shù)直接影響鐵芯磁密，其改變對電動機性能影響尤大。所以，為使設計性能達到預期的技術(shù)指標，定型試驗中還需對匝數(shù)作精確的調(diào)整。為此，對匝數(shù)較多的小型電動機，通?？刹扇∷纳嵛迦胧咕€圈匝數(shù)歸納為整數(shù)，但對某些匝數(shù)較少的電動機，增減半匝就可能使電動機技術(shù)性能無法達標，從而出現(xiàn)匝數(shù)帶0.5匝的分數(shù)匝線圈。如表2-1的Y315S-2、Y315M2-2（IP44）等采用分數(shù)匝繞組。

分數(shù)匝主要用于雙層繞組，解決辦法就是歸并匝數(shù)，使之成為線圈組具有（不同匝數(shù)）大小線圈的繞組。例如，某電動機數(shù)據(jù)表中顯示線圈匝數(shù)為3.5時，可將一個線圈加上0.5匝成為4匝（大圈）；相鄰另一線圈則減去0.5得3匝（小圈）。這時，既確保三相繞組總匝數(shù)不變，又使大、小線圈在定子上分布對稱均勻。由于上、下層布線狀況是一樣的，而彩圖線圈是以下層邊所在槽號代表線圈號，所以，就以下層邊的安排來進行討論。因此，大、小線圈的繞組輪換方案1有如下兩種：

①單圈輪換安排　分數(shù)匝線圈歸并后呈大、小線圈相鄰排列，單圈輪換時的分布規(guī)律是“大小大小……”。即奇數(shù)槽安排大線圈；偶數(shù)槽是小線圈。如要構(gòu)成單圈輪換繞組，只要滿足下式便可行，即

q≥2（整數(shù)）

但由于繞組q值不同，故所構(gòu)成的線圈組也不盡相同，如

a.當q=偶數(shù)時，即使每組大小線圈數(shù)不同，但每組線圈的總匝數(shù)則相同；例如q=2時，每組由大小2只線圈連繞成雙圈組。若q=4時，各組線圈依然是結(jié)構(gòu)相同，即由大小大小4只線圈連繞成4聯(lián)組。余類推。由于q為偶數(shù)，構(gòu)成線圈組總匝相同，故其并聯(lián)條件僅從常規(guī)等匝線圈組，即只要滿足下式就成立

式中　p——電動機極對數(shù)，如2極，p=1；4極，p=2；6極，p=3，余類推；

a——并聯(lián)支路數(shù)。

b.當q=奇數(shù)時，繞組有兩種結(jié)構(gòu)的線圈組，如q=3，按單圈輪換則奇數(shù)組結(jié)構(gòu)為“大小大”3圈連繞；偶數(shù)組則是“小大小”3圈連繞。若q=5，則奇數(shù)組是“大小大小大”，5圈連繞；偶數(shù)組為“小大小大小”5圈連繞。余類推。這時，雖然有兩種規(guī)格的線圈組，但隔組線圈的參數(shù)是相同的，所以，只要三相（U1、V1、W1）從1、3、5組進線，即得三相對稱繞組。如果采用并聯(lián)支路，則還須滿足下式

②雙圈輪換安排　雙圈輪換特點是將每2只匝數(shù)相同的線圈作為一安排單元。安排規(guī)律是：“大大——小小——大大——小小……”，即1單元（1、2槽）為2只大線圈；2單元（3、4槽）是2只小線圈；3單元（5、6槽）為2只大線圈。余類推。以雙圈交替輪換安排，但根據(jù)極相槽數(shù)q不同而有不同的線圈組結(jié)構(gòu)。例如， q值為偶數(shù)時線圈組結(jié)構(gòu)如下：

a. q=2，每組只有一單元，但繞組有2種匝數(shù)不等的線圈組，其中奇數(shù)組是2只“大大”線圈連繞成雙圈組；偶數(shù)組則由2只“小小”線圈連繞成另一組雙圈組。

b. q=4，每組有2個單元，即由“大大——小小”4只線圈連繞成四聯(lián)組，而且全部線圈組規(guī)格相同。

c. q=6，每組有3個單元，但繞組有兩種規(guī)格線圈組。即奇數(shù)組是“大大——小小——大大”，6只線圈連繞成6聯(lián)組；偶數(shù)組則由“小小——大大——小小”6只線圈連繞成6聯(lián)組。

d. q=8，每組有4個單元，線圈組規(guī)格都相同；而且繞組只有一種規(guī)格線圈組，即由“大大——小小——大大——小小”8只線圈連繞成8聯(lián)組。

線圈組的嵌線應依據(jù)安排進行，對于q值為偶數(shù)的雙圈輪換繞組，只要三相從1、3、5組進線作為U1、V1、W1相頭，則無論每組線圈規(guī)格是否相同，都可按同相相鄰線圈組反極性原則，即“尾與尾”或“頭與頭”進行接線。

如果采用并聯(lián)支路，必須使每支路的線圈數(shù)和組匝數(shù)相等。為此，并聯(lián)支路數(shù)要滿足下式條件

此外，雙圈輪換的q值為奇數(shù)，或q值為分數(shù)，也有可能構(gòu)成分數(shù)匝繞組，只是它的構(gòu)成條件更加苛刻，安排和接線繁瑣復雜，倒不如采用單圈輪換來得方便、有效，故這里就不作介紹了。

1.2.2　Y系列電動機繞組型式與特征

三相電動機采用的繞組型式很多，性能特點各異，而Y系列電動機設計對繞組型式的選用著重要求電氣性能優(yōu)越且嵌繞工藝方便；故對10kW以上產(chǎn)品常用雙層疊式，而功率較小者則用單層布線。下面就Y系列常用繞組布線型式作一簡要介紹。

（1）雙層疊式繞組

雙層疊式繞組簡稱雙疊繞組。每槽嵌入兩只線圈各一有效邊，即將每線圈兩有效邊分置于大約相隔一極距兩槽的上下層。每組線圈可以是一只或多只，但最常見的是由多只線圈連繞而成的線圈組，故稱“分布式”布線。

Y系列電機繞組基本上都屬顯極式，即每相線圈組數(shù)等于極數(shù)，圖1-8是24槽4極雙疊繞組端面布線的示例。

①雙疊繞組的結(jié)構(gòu)特征

a.雙疊繞組每槽有兩個有效邊，總線圈數(shù)等于槽數(shù)；

b.常規(guī)采用顯極布線，每相繞組的極相組（線圈組）數(shù)等于極數(shù)，如圖1-8所示，4極電機每相有4組線圈；

c.每組線圈數(shù)S=q≥2，若S=整數(shù)則每組圈數(shù)相等；若S=帶分數(shù)則構(gòu)成分數(shù)槽繞組；

d.雙疊繞組線圈節(jié)距常選用5/6極距的短節(jié)距線圈；但應用于轉(zhuǎn)子繞組時，或作為多速電動機配套繞組時，也有用雙層全距或長距布線。

②繞組工藝性能特點

a.雙層疊繞組所有線圈節(jié)距和形狀相同，繞制方便；并使端部整形容易，喇叭口整齊、圓滑；

b.能合理選用短節(jié)距，利于改善電磁性能外，還可節(jié)省線材，降低銅耗，提高效率；

c.線圈數(shù)比單層布線多一倍，且用交疊法嵌線需吊邊，特別是2極電動機嵌線常感困難，故工藝性較差；

d.節(jié)距縮短后會出現(xiàn)同槽異相有效邊，將會構(gòu)成相間短路隱患；

e.需要加強槽內(nèi)層間絕緣，將導致有效槽滿率降低。

（2）單層鏈式繞組

單層鏈式繞組簡稱“單鏈繞組”，常用顯極布線，每相線圈組數(shù)等于極數(shù)，但每組只有1只線圈。展開后的三相繞組如鏈相扣而得名。三相繞組平面展開圖如圖1-9所示。

①單層鏈式繞組的結(jié)構(gòu)特征

a.單層鏈式采用單圈組，即每組只有一只線圈；

b.因?qū)亠@極布線，相繞組所含線圈組數(shù)等于極數(shù)；

c.單層鏈式構(gòu)成條件必須是q=2，且同相相鄰兩線圈緊鄰靠，而極性相反；

d.采用等節(jié)距線圈，而且線圈節(jié)距為常數(shù)，即y=5，而與極數(shù)無關。

②繞組工藝性能特點

a.因是單圈組，可采用一相連繞工藝，既可省去連接，又確保線路暢通，也提高修理工效；

b.單鏈繞組實用節(jié)距都小于極距，是三相繞組中平均節(jié)距最短的全距繞組，繞組系數(shù)高；

c.單層布線無需層間絕緣，故有效槽滿率較高；

d.單鏈繞組平均匝長短，既節(jié)省線材，又能減少銅損，提高效率；

e.由于只有q=2才能構(gòu)成，其應用受到一定限制；

f.單鏈繞組屬工藝性和電氣性能都較好的型式，是單層布線首選的繞組型式，故在小型電動機中得到廣泛應用。

此外，單鏈繞組還可庶極布線，實際應用較少，但Y系列中有個別實例。其形狀與顯極近似，但結(jié)構(gòu)特征不同有三。

a.單層鏈式庶極布線時，每相繞組所含線圈（組）數(shù)減半，即每相線圈（組）數(shù)等于極對數(shù)；

b.庶極單鏈繞組的線圈節(jié)距也是常數(shù)，但y=3不變，比顯極布線短2槽；

c.庶極布線時相鄰的同相線圈不是緊靠，而是相隔一個極距安排，且線圈（組）極性相同。

（3）單層同心式繞組

三相單層同心式繞組是將疊式同節(jié)距線圈組改變端部結(jié)構(gòu)而構(gòu)成如圖1-10所示的同心式一相繞組布線。單層同心式繞組是由節(jié)距相差2槽的大小同心線圈組成的線圈組構(gòu)成。它有顯極和庶極兩種布線，但Y系列只有顯極，故本書不討論庶極繞組。24槽2極三相單層同心式2路并聯(lián)布線接線如圖1-11所示。

①單層同心式繞組的結(jié)構(gòu)特征

a.同心式是由節(jié)距相差2槽，但中心線重合的大小線圈組合成“回”字形線圈組構(gòu)成的單層繞組；

b.同心線圈組所含線圈數(shù)可奇數(shù)，也可偶數(shù)，但每組線圈數(shù)必須相同，如圈數(shù)不等則歸入另類；

c.同心式繞組采用顯極布線時q值必須是偶數(shù)，且每組線圈數(shù)也一定要S≥2的整數(shù)。

②繞組工藝性能特點

a.同心式布線較之交疊布線可使端部匝長縮短而節(jié)省線材，降低銅耗，而且每組圈數(shù)越多優(yōu)勢越明顯；

b.單層布線的有效槽滿率高于雙層，而線圈組平均匝長介于單鏈與交疊布線之間，故節(jié)能效果和電磁性能僅次于單鏈而優(yōu)于疊式繞組；

c.由于線圈沒有交疊，同心線圈組端部處于同一平面，利于采用整嵌法，使二極電機嵌線難度改善。

（4）單層交叉式繞組

單層交叉式繞組實質(zhì)上屬疊式布線，只是它每組線圈數(shù)不等，是由相差1圈的大小聯(lián)線圈交替分布，故稱交叉式。其本質(zhì)屬單層布線的分數(shù)圈繞組。圖1-12是三相18槽2極單層交叉式一相繞組展開圖示例。

①單層交叉式繞組的結(jié)構(gòu)特征

a.單層交叉式的每極相槽數(shù)是q>2的奇數(shù)，如q=3、5、7等，即每組圈數(shù)S=1、2、3等；

b.交叉式由相鄰每組相差1圈的大小交疊線圈組構(gòu)成，即大聯(lián)組Sd=S+1/2；小聯(lián)組Sx=S-1/2（式中S為單層顯極繞組每組圈數(shù)，S=Z/4 pm）；

c.繞組采用顯極布線，同相相鄰的線圈組緊靠但不相交疊，而出槽后向兩邊反折如圖1-13所示；

d.單層交叉式顯極布線為不等節(jié)距，其中小聯(lián)線圈節(jié)距為yx=2q+（q-1/2）；大聯(lián)線圈節(jié)距為yd=yx+1。

交叉式不可構(gòu)成庶極繞組，但可采用長等距和短等距布線，因其性能不佳或損耗較大，一般極少應用。

②繞組工藝性能特點

a.交叉式繞組也屬全距，但平均節(jié)距仍短于極距，故用線較省而銅耗較?。?/p>

b.每組線圈節(jié)距不等，對繞線工藝稍有影響；

c.單層繞組無層間絕緣，故有效槽滿率較高；

d.若構(gòu)成條件不符合單鏈、同心式時，單層交叉式就成為小功率電動機的首選繞組。

綜上所述，單層交叉式也屬電氣性能和結(jié)構(gòu)性較優(yōu)的型式，是單層繞組常用的布線型式。圖1-14是三相36槽4極單層交叉式繞組布線示例。

（5）單層同心交叉式繞組

單層同心交叉式既有“回”字形“同心”線圈組，又有“交叉”線圈組的雙重特征。它是從交叉式［圖1-15（a）］演變而來，即把交疊布線的線圈組端部與有效邊連接形式變成同心式，如圖1-15（b）所示。因此，它同時具有交叉式和同心式的特點。單層同心交叉式也是分數(shù)圈繞組的另一種特殊型式。

①單層同心交叉式繞組的結(jié)構(gòu)特征

a.繞組構(gòu)成條件與交叉式相同，即q=3、5、7，在實際中常見用于前兩種；

b.同心交叉式每組線圈是帶1/2的帶分數(shù)，如S=1、2等。即每組單、雙圈或每組2、3圈；

c.同心交叉式除單圈組外，其余多圈組均采用同心結(jié)構(gòu)線圈組；

d.線圈采用不等節(jié)距，各線圈節(jié)距由下式確定

單圈或最小線圈節(jié)距

y1=2q

中圈節(jié)距

y2=y1+2

大圈節(jié)距

y3=y2+2

余類推。

②繞組工藝性能特點

a.交疊改同心會縮減線圈組平均匝長，使銅耗略有減少，也稍優(yōu)于交叉式；

b.改同心線圈后，端部沒有交疊而處于同一平面，利于采用整嵌布線，從而改善了2極電動機的嵌線難度；

c.單層布線可提高有效槽滿率，使之減少線損而利于效率提高。

由于上述特點，目前，同心交叉式較多應用于2極的潛水電泵。

1.2.3　電動機的繞組接線規(guī)律

Y系列電動機除極個別規(guī)格外，都采用顯極布線，所以，常規(guī)的接線均指顯極繞組，對庶極繞組僅作附帶說明。

（1）相繞組的常規(guī)接法

三相電動機繞組是由三個相繞組構(gòu)成，而每一相繞組的布線和接線都是相同的，只不過相繞組在定子空間位置安排不同而已。因此，對其中一個相繞組的布接線弄清楚了，則其余兩相依此連接即可。

無論繞組是何種型式，也不論是單層或雙層，相繞組的接線都是以組（線圈組）為單位連接的。而且顯極接線都按相同的規(guī)律進行。相繞組的接線規(guī)律是“頭接頭”或“尾接尾”，即使同相相鄰兩組線圈極性相反。例如，圖1-16（a）是三相24槽4極雙層疊式的一相繞組平面展開圖。它是從定子上端沿軸線剖開展平后U相繞組的布接線圖。圖中實線有效邊是下層，虛線代表上層。根據(jù)前面所述，各線圈組的頭、尾端如圖1-16中標示。其接線的規(guī)律是1組尾接2組尾，2組頭接3組頭，3組尾接4組尾，最后引出這根U2是對4組來說是頭，但對相繞組來說它是相的尾。所以頭、尾要區(qū)別線圈組或是相繞組而言。

最后，檢驗各線圈組的極性，再設電流以U1流入、U2流出，各組線圈的極性就如上方箭頭所示，即同相相鄰線圈的極性相反。如果極性違反此原則，說明接線有錯。

圖1-16（b）是一相繞組的端面模擬畫法，同樣可見，同相相鄰各線圈組極性也是相反的。

單層繞組接線與雙層一樣，但單層沒有上下層之分，所以，線圈組的頭、尾以“沉邊”、“浮邊”或“左方”、“右方”來區(qū)分。對于從未修過電動機繞組的初學者來說，沉、浮邊的確認似有困難，這時也可把線圈（組）左側(cè)設為沉邊（頭），右側(cè)設為浮邊（尾）。下面我們用圖1-17的24槽4極單層鏈式為例說明單層相繞組的接線。由圖1-17可見，相繞組由單圈組構(gòu)成，圖（b）是平面展開圖，它的接線和極性與前面的圖1-15相同。用端面模擬畫法則如圖1-17（a）所示。這時，為了區(qū)分頭尾，特把第1組線圈置于定子下方，設左側(cè)（沉邊）的出線為頭，該組尾端在右側(cè)7號槽；第2組線圈同樣置于定子下方，則左側(cè)8號槽為頭，13槽為尾；同理再確認其余線圈（組）的頭、尾，然后根據(jù)相鄰線圈（組）反極性規(guī)律，進行“尾接尾”或“頭接頭”，完成相繞組連接如圖（a）所示。同時，4（組）線圈極性如箭頭所示，都是相鄰反極性的。

（2）相繞組的并聯(lián)接法

如果把圖1-17（b）每組線圈用方塊表示就如圖1-18（a）所示，接線是在相鄰線圈（組）進行，即進線后按一正一反，順序串聯(lián)形成4極。而相繞組的并聯(lián)接法有三種：

①短跳并聯(lián)　前面串聯(lián)的順序連接就是短跳接法，它也可用于并聯(lián)支路。如圖1-18（c）所示，U1進線后分為兩個支路，其中由線圈組1與相鄰的線圈組2短跳串成一支路；同理，3與4短跳串成另一支路；然后把兩個支路并聯(lián)。這時，兩個支路電流在線圈（組）中形成的極性也與一路串聯(lián)完全相同，從而構(gòu)成二路并聯(lián)短跳接法的4極繞組。

②長跳并聯(lián)　長跳是隔組連接，它也可用于串聯(lián)，但一路串聯(lián)在實用上比較少用，而較多用于并聯(lián)路數(shù)a為偶數(shù)的繞組。它是把相繞組中同極性線圈組串聯(lián)構(gòu)成支路，如圖1-18（b）所示。即1組尾端隔開2組再與同極性的3組連接構(gòu)成一支路；再把2組與4組連接構(gòu)成另一支路。然后把兩個支路并聯(lián)構(gòu)成二路并聯(lián)4極繞組。這時，各線圈組極性仍然保持一正一反不變。

③雙向并聯(lián)　短跳和長跳接線的走向都是從一個方向（逆時針或順時針）走線的；而雙向并聯(lián)則是進線后，向相反兩個方向走線連接，如圖1-18（d）所示。這時進線相鄰兩組線圈是極性相反的，剛好符合顯極繞組的極性原則。然后分別將各線圈組接成并聯(lián)支路。如本例中，把右側(cè)線圈組1、2接成一支路；再將左側(cè)4、3接成另一支路。由圖可見，這時各相鄰線圈組也是相反的。此外，雙向并聯(lián)的支路也可采用長跳接法，把一種極性線圈組接成一支路，另一極性接成另一支路。

在三種并聯(lián)接法中，選用何種并無限制，但一般而言，一路串聯(lián)采用短跳連接則接線較短，既可省線又使內(nèi)耗降低；另外，當并聯(lián)路數(shù)很多時，也宜用短跳。長跳常用于極數(shù)很多而并聯(lián)支路較少，且為偶數(shù)時。雙向并聯(lián)則最宜用于支路數(shù)為偶數(shù)，如圖1-19所示。此外，支路的接線也可兩種并用。例如極數(shù)很多時，在采用雙向并聯(lián)的同時，每支路也可用長跳接線。所以，無論如何接線，必須滿足極性規(guī)律，再就是省線。

（3）三相繞組出線頭、尾與接法

三相電動機一般出6根引出線，每相兩根，俗稱“相頭”和“相尾”。其實頭尾之分也是假設的，所以規(guī)范稱其為“極性”。即把三相繞組極性相同的端線如U1、V1、W1稱同極性端，則另三根引線U2、V2、W2便是另一極性端了。因此，若設腳注“1”為頭，則“2”便是尾；當然也可反過來假設。但是三相電源必須從同極性端輸入，否則電動機就轉(zhuǎn)不起來。

此外，由于三相繞組必須相互間隔120°電角度，所以三相進線U1、V1、W1也要互差120°電角度，故通常采用1、3、5組進線，即如U1在第1組，W1、V1則分別在第3、5組引出，如圖1-19所示。但也可將U1居中，而向左隔1組引入V1；再向右隔1組引入W1，如圖2-3、圖3-14所示。

三相電動機接法只有兩種，功率較小的主要用Y（星）形接法，即把U2、V2、W2接成星點，三相電源從U1、V1、W1接入。電動機6根引出線都帶有標號，并在接線盒上接入6個接線柱，排列如圖1-20（a）所示。Y系列中，功率在4kW及以上者均采用△（角）形接法，這時的連接如圖（d）所示，即U2與V1；V2與W1；W2與U1分別連接成三個角點；在接線盒中六個端柱排列如圖（b）所示。接線板兩種接法改接如圖（a）、（b）所示，而三相電源從U1、V1、W1進入。

1.2.4　繞組圖例結(jié)構(gòu)參數(shù)解述

圖例的結(jié)構(gòu)參數(shù)中，除繞組系數(shù)屬計算數(shù)據(jù)外，其余均是構(gòu)成繞組的基本數(shù)據(jù)。其中有部分在結(jié)構(gòu)概念中有所涉及，但為了初學者對其有更直接的了解，下面再作具體的解述。

①定子槽數(shù)Z　Y系列小型電動機是根據(jù)型譜標準選用定子鐵芯槽數(shù)的，它包含有18、24、27*、30、36、42*、48、54、60、72、75*、84*、90、96共14個槽數(shù)規(guī)格。其中帶“*”號為補充規(guī)格。

②電動機極數(shù)2p　極數(shù)代表電動機轉(zhuǎn)速等級，它直接決定電動機同步（磁場）轉(zhuǎn)速。Y系列有2、4、6、8、10極五種轉(zhuǎn)速規(guī)格，其同步轉(zhuǎn)速與極數(shù)關系如下：

式中　nC——定子磁場同步轉(zhuǎn)速；

f——電源頻率，Hz，工頻f=50Hz；

2p——電機極數(shù)。

而異步電動機滿載工作時的額定轉(zhuǎn)速，一般略小于同步轉(zhuǎn)速5%～7%。

③總線圈數(shù)Q　Y系列不用空槽布線，故雙層繞組總線圈數(shù)等于槽數(shù)，單層繞組只有雙層的一半。

④線圈組數(shù)u　是指構(gòu)成三相繞組所含的線圈組組數(shù)。對顯極布線，線圈組數(shù)u=2pm。

⑤每組圈數(shù)S　即每組線圈所含的線圈個數(shù)。雙層布線時它等于極相槽數(shù)，即S=q，而單層布線只有雙層的一半。

⑥極相槽數(shù)q　是每極每相繞組所占的槽數(shù)，即q=Z/2pm。無論單層或雙層都一樣。

⑦繞組極距τ　極距有兩種形式，這里的繞組極距是指每極繞組所占槽數(shù)，是以槽數(shù)表示的繞組結(jié)構(gòu)參數(shù)，可由下式確定

⑧線圈節(jié)距y　是指單個線圈兩有效邊跨占的槽數(shù)，所以又稱“跨距”。例如某線圈兩有效邊分別嵌入第1槽和第6槽，則電工習慣叫線圈節(jié)距y=1—6（槽），而規(guī)范稱為y=5（槽）；但常有人把y=1—6稱跨距6是錯誤的。就因為這種不規(guī)范造成誤會，從而使某些工作于極限磁密值的電動機，在重繞后不能正常運行。

⑨并聯(lián)路數(shù)a　并聯(lián)路數(shù)是指相繞組的支路數(shù)，如a=3為三路并聯(lián)；a=2是二路并聯(lián)；而a=1是一路串聯(lián)，即相繞組只有一個支路。余類推。

⑩每槽電角α　電角度是表示每對磁極用角度表示的量；即一對磁極為360°電角度，也就是說，2極電動機轉(zhuǎn)子在定子中旋轉(zhuǎn)一周是360°電角度，它也等于幾何角度。但4極電動機有二對（p=2）磁極，它有360°×p=720°電角度，這時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周就是720°電角度，可見除2極外其余極數(shù)的電角度不等于幾何角度。而電動機定子槽是均布于鐵芯內(nèi)徑，所以，定子每槽占有的電角度由下式計算

繞組系數(shù)Kdp　電動機繞組系數(shù)是綜合線圈分布和節(jié)距縮短對電磁轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生影響的因素，它等于分布系數(shù)與節(jié)距系數(shù)的乘積，即

Kdp=KdKp

式中　Kd——繞組分布系數(shù)，它與每極相槽數(shù)有關，即q值越大則Kd值越小，但當q=6時Kd =0.956，若q值再大則Kd值變化就不明顯了；

Kp——繞組節(jié)距系數(shù)，單層繞組除極個別特殊布線的一般為Kp=1；雙層繞組Kp=sin（90°×y/τ）。

繞組系數(shù)對重繞電動機的影響主要體現(xiàn)在磁通密度的變化，為保持磁密在合理范圍，如繞組系數(shù)改變過高或過低，都應對線圈匝數(shù)作相應的調(diào)整，否則，重繞后的電動機也有可能不能正常工作。

1.2.5　Y系列電動機繞組數(shù)據(jù)表欄目內(nèi)容

本書所列Y系列包括基本系列和Y系列的派生（專用）系列電動機。而繞組數(shù)據(jù)表所列欄目主要包括三項內(nèi)容。

（1）電動機類型規(guī)格及運行參數(shù)

①系列類型　是指電動機的特性、用途等類別，它包括Y、Y2、Y3等基本系列，也包含由基本系列派生的各種專用系列電動機。

②電動機規(guī)格　它是Y系列電動機型號的規(guī)格代號，詳見1.1節(jié)之產(chǎn)品型號含義。

③運行參數(shù)　主要指電動機額定運行的功率、電流、電壓及空載電流參考值。是電動機重繞修理、試車檢驗的技術(shù)參數(shù)。

（2）定子鐵芯數(shù)據(jù)

它包括鐵芯外徑、內(nèi)徑、長度以及槽數(shù)等，是重繞修理無銘牌電動機時，查找電動機型號規(guī)格及檢驗繞組數(shù)據(jù)對照確認的重要參數(shù)。

（3）繞組參數(shù)

主要包括繞組導線規(guī)格、線圈匝數(shù)、線圈節(jié)距、繞組接法、布線型式及本書的Y系列專配繞組端面模擬彩圖的索引圖號。

1.2.6　三相異步電動機的基本系列和派生系列

三相異步電動機的基本系列是額定電壓380V、額定頻率50Hz，機座結(jié)構(gòu)帶底腳臥式，防護等級為IP44（封閉式）和IP23（防護式），籠型轉(zhuǎn)子異步電動機。為此，第一代產(chǎn)品有Y（IP44）和Y（IP23）兩個基本系列。第二代產(chǎn)品為Y2系列，是我國20世紀90年代自行設計制造，其平均效率高于一代產(chǎn)品，平均效率為84.97%，比西門子還高出1.1%，其綜合技術(shù)性能達到當年國外先進水平；其基本系列為Y2（IP54）和Y2（IP44）。新系列的第三代Y3（IP55）也于近年通過定型鑒定，但尚未批量生產(chǎn)。除此之外，其余電動機產(chǎn)品都歸屬于派生系列。

由于三相異步電動機應用廣泛，為了適應和滿足各種使用的特殊要求，根據(jù)技術(shù)條件或使用場合的不同，而對其作相應性能或結(jié)構(gòu)上的改變，從而就產(chǎn)生了與基本系列在某些方面不同的電動機產(chǎn)品，再根據(jù)輸出功率形成派生系列。因此，派生產(chǎn)品是在基本系列基礎上發(fā)展起來的系列產(chǎn)品。根據(jù)設計性能、安裝結(jié)構(gòu)以及制造工藝特點的不同，電動機有幾種派生類型：

（1）電氣派生

為了滿足某些特殊電氣性能，在基本系列基礎上，不改變電動機結(jié)構(gòu)而對電磁參數(shù)或運行參數(shù)作相應的改變，例如，為適應某些國家或地區(qū)的電網(wǎng)，作為出口設備配套電動機，而設計成420V的Y系列（IP44）派生產(chǎn)品；為了合理利用能源，適應節(jié)能需要，改變電磁設計參數(shù)，制成YX系列和Y2-E系列高效率派生產(chǎn)品。然而，這些派生系列都是在磁路結(jié)構(gòu)和外形安裝結(jié)構(gòu)不變的條件下實施的。由于只作電氣參數(shù)、工作制的改動，所以，電氣派生又稱內(nèi)涵派生。屬于內(nèi)涵派生的系列還有，改變頻率的三相異步電動機、高轉(zhuǎn)差率三相異步電動機、低振低噪聲三相異步電動機、高啟動轉(zhuǎn)矩三相異步電動機以及變極多速三相異步電動機等。

（2）外聯(lián)派生

主要屬機械結(jié)構(gòu)的派生，因基本系列結(jié)構(gòu)是帶腳臥式，動力傳動是通過連接件與使用設備連接；如果設備改變?yōu)榱⑹?、壁式安裝，或為提高傳動效率和簡化總體結(jié)構(gòu)時，就必須改變電動機部分結(jié)構(gòu)，從而派生出新的產(chǎn)品。這就是外聯(lián)派生。如立式水泵電動機、潛水電泵電動機，齒輪減速器一體電動機、電磁調(diào)速電動機以及各種安裝型式專用設備配套的電動機等都屬此類。一般來說，外聯(lián)派生對電磁系統(tǒng)和電氣參數(shù)仍保持原基本系列不作過大的改變。

（3）特殊環(huán)境派生

為適應某些特殊使用環(huán)境條件的電動機，在基本系列基礎上，在結(jié)構(gòu)上或內(nèi)涵方面進行改進，從而派生出防爆型三相異步電動機、船用三相電動機、高原用三相電動機、戶外防腐蝕三相電動機以及冶金起重用的YZ型電動機等。

（4）復合型派生

有時，單一的改動不能滿足使用性能要求，這時往往需要從電磁和結(jié)構(gòu)兩方面來作調(diào)整改動，這樣就構(gòu)成復合型派生。最典型的產(chǎn)品如YR、YR2等系列的繞線型三相異步電動機。它不僅在電氣上把原來的自行閉合的籠型轉(zhuǎn)子繞組改為用絕緣導線繞制的繞線型開放式繞組，為了獲取相應的輸出特性，要將轉(zhuǎn)子回路向外引出接到電阻器，因此必須改變原有結(jié)構(gòu)而增設集電室來裝置集電環(huán)機構(gòu)，從而構(gòu)成復合型派生的電動機。此外，如冶金起重型的YZR、YZR2系列等都屬復合型派生產(chǎn)品。

其實，派生的劃分并非十分清晰，在環(huán)境派生中的很多產(chǎn)品都具有復合派生成分，即除結(jié)構(gòu)改變外，某些產(chǎn)品在電氣內(nèi)涵上也有所改動，只因其分量較微未劃入復合派生。

電動機修理一般都按拆線原始數(shù)據(jù)修復，故派生對修理并不產(chǎn)生影響；但因本書資料項中涉及派生產(chǎn)品，為免讀者生疑，故作上述解釋，也作為初學者對電動機的認知補充。