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交流发电机绕组接线的正确方法

发布日期:2018-09-22   浏览次数: 898

发电机定、转子各绕组接线是否正确,直接关系到发电机能否正常发电。接线错误,轻则发电机不能发电,重则引发故障,甚至人身安全事故,所以发电机绕组接线是发电机维修中的关键工序,为此务必理解和掌握发电机绕组接线原理和接线方法。

1.交流发电机绕组接线的有关原理与方法

(1)发电机的极数和极性。各类发电机铭牌上都明确规定该发电机的极数,如铭牌产品型号是TZH-75-4,其中的4就表示该发电机为4极。这个极数必须通过极性体现出来,也就是说不论转子还是定子必须有N、S、N、S ,4个极性,要获得这样4个极性绕组就必须正确连接。图3-204是一套绕组,该绕组由线圈1到线圈4串联而成,当给绕组通入图示箭头方向直流电时,根据右手螺旋定则,线圈1产生的磁场方向为离开纸面出来,设定其极性用 “N”表示,线圈2产生的磁场极性方向为朝向纸面,其极性用“S”表示。同样,线圈3产生的磁场极性为“N”,线圈4产生的磁场极性为“S”,这样形成4个极性。注意,这套绕组的连接方法是线圈1的尾线和线圈2的尾线连接,线圈2的头线和线圈3的头线连接,线圈3的尾线和线圈4的尾线连接。这个接法俗称为“尾-尾”连、“头-头”连接。

另有一套绕组连接如图3-205所示,该套绕组仅由线圈1和线圈2串联而成,两个线圈共4个线圈边,且间隔相等,连接方法是线

圈1的尾线和线圈2的头线连接,当绕组通入图示方向直流电时,根据右手螺旋定则,线圈1的线圈边1和线圈边2之间有磁场,其极性用 “N”表示;线圈1的线圈边2和线圈2的线圈边1之间同样有磁场,其极性必为“S”。同 理,线圈2的线圈边1和线圈边2之间产生的磁场极性为“N”,线圈2的线圈边2和线圈1 的线圈边1之间磁场极性为“S”,也形成4个极性。注意,这套绕组两个线圈的连接法进 “尾-头”连。

(2)发电机绕组的相位和相位差。任意两个槽的绕组相位之差叫做两个槽绕组的相位差。根据电机学基本理论,电机中定子或电枢每1对极(即2个极〉包含的槽占有360电角度,若电机为4极,则总电角度为360°×2=720°。设某台4极发电机总槽数为n,则每1个 槽距占有的电角度=720°/n通常把槽号1电角度设定为0,则槽号7的电角度=(720°/n) × (7-1),也可以说相对于1号槽,7号槽的相位=(720°/n) ×6电角度。7号槽的相位 与1号槽的相位差=(720°/n) ×(6-0)电角度,槽中绕组感应电压的相位就是绕组所在槽的相位。

(3)发电机绕组的相序。发电机绕组的相序指三相绕组感应的相电压顺序,它与转子旋转方向密切相关。对于旋转磁场式发电机,发电机主磁场在转子磁极,转子旋转就表示发电机主磁场在旋转,磁场旋转过程磁力线切割定子绕组,切割有先后,在绕组中感应电压也有先后。对于三相绕组,以1号槽作为起点,转子掠过后,最先被磁场切割的相绕组感应的电压应标识为U,随后被磁场切割的相绕组感应的电压应标识为V,再后被磁场切割的相绕组感应的电压应标识为W,这就是符合国家标准要求的三相电甩顺相序U、V、W。对于转枢 式发电机,嵌有三相绕组的电枢旋转,发电机主磁场在定子磁极,以某一磁极作为观测点, 电枢旋转掠过该磁极,电枢相绕组先被定子主磁场切割感应的相电压为U,其后为V,再后为W。以下叙述中不特别注明者均指旋转磁场式发电机。

(4)三相绕组的接法。三相发电机每一相绕相接成规定的极数后都引出头线和尾线,U 相线端分别标识为Ul、U2, V相为VI、V2, W相为Wl、W2。三相绕组接法有三相星形和三相三角形两种接法。

①三相星形接法。把三相绕组的尾线U2、V2、W2连接在一起并引出一根线,叫中性线,其线端标志为“N”,再把三相绕组始端线引出,这就是带中性线的三相星形接法,线端标志为U、V、W、N。

②三相三角形接法。把U相绕组尾线U2和V相绕组头线V1连接在一起,把V相绕组尾线V2和W相绕组头线W1连接在一起,把W相绕组尾线W2和U相绕组头线U1连 接在一起,从U1接点、VI接点、W1接点分别引出3根线,这就是三相三角形接法,线端 标志为U、V、W。

2.三相交流发电机定子绕组接线

(1)定子三相主绕组接线。要获得三相绕组的正确接线,必须符合4点要求:每一相绕组必须接成该发电机规定的极数,且均布于定子圆周; 任意两相绕组之间相位差应等于 120°电角度;三相电压U、V、W的相序应符合顺相序,按设计规定或铭牌规定接成三相绕组。以图3-105所示36槽、4极、每线圈组槽数3、1路串联、三相星形接法的定子主绕组接线为例,介绍接线方法。图中,内圈带箭头的12个弧线表示12个线圈组(4极发电机, 每相一般设计有4个线圈组,三相共有12个线圈组),箭头方向表示每相4个线圈组要形成 4极极性N、S、N、S所必需的正确的电流方向,数码编号表示槽号,中间的带箭头圆弧线 表示转子旋转方向(从定子绕组接线端视之)。接线顺序:

①区分12个线圈组,理出各线圈组的头线和尾线,找出相等间隔的第1、第4、第7、 第10线圈组为一相,按上述介绍的“尾-尾”、“头-头”连接方法,把这4个线圈组接成一相。本例中把该相编为W相,其第1个线圈组的始端槽号编为1。

②按上述的三相绕组相位差120°电角度的原理,确定第二相、第三相头线位置,方法 如下:发电机4极(即2对极) ,36槽,每槽距占有电角度=(360°×2) /36 = 20°,与1号 槽相位差120°电角度的槽应在(120°/20) +1 = 6 + 1,即7号槽。本例把该相编为V相, 找出相等间隔的第3、6、9、12线圈组连接成一相,同理算得U相始端在槽号13,找出相等间隔的第5、8、11、2线圈组连接成一相。

③三相绕组相序确定。本例发电机转子旋转方向为逆时针,转子主磁场旋转过程先后切割定子三相绕组的顺序是U、V、W相,图注标志符合顺相序要求。

④把三相绕组末端引出线,即第10、第12、第2线圈组末端线连接在一点,该结点称为三相中性点。把三相绕组始端线及中性线引出,这就是带中性线的三相星形接法,线端标 示为 U、V、W、N。

(2)定子副绕组接线。三相发电机定子副绕组有三相副绕组或单相副绕组,三相副绕组接线原理与主绕组相同,但不一定都与主绕组相同极数。比如,有的三相基波副绕组每相只有1极或2极,三相三次谐波绕组每相却有12极,要根据设计规定或所修理发电机实测值而定。相复励发电机定子5相副绕组相序必须与主绕组相序相同,因此接线和线端标志应严格按设计规定。三相三次谐波副绕组嵌接线参见图3-111。

单相副绕组的接线同以下介绍的“单相交流发电机定子主绕组接线”规定的方法。

3.单相交流发电机定子绕组接线

(1)单相发电机定子绕组中,一个线圈组一般占据该发电机一个极距定子铁心槽的位置,这样发电机极数就等于线圈组数,比如4极发电机,就有4个线圈组。接线前必须区分已嵌线的4个线圈组及各线圈组的头、尾引线。

(2)按图3-204的“尾-尾”、“头-头”连接方法,把这4个线圈组接成一相,把第1个 线圈组始端和第4个线圈组末端线引出,线端分别标志为Ul、U2,完成单相定子绕组连接,如图3-100所示。

(3)定子副绕组接线。三相的,按图3-198及其说明的方法,单相的按上述“单相交流发电机定子绕组嵌线”的方法,示例见图3-102。

4.交流励磁机电枢绕组接线

交流励磁机电枢绕组是三相单层叠式绕组。图3-199是一台三相6极交流励磁机电枢绕组嵌接线图,由于是单层绕组,1个线圈占据2个槽(线圈边1和线圈边2各占一个槽),则总线圈数等于1/2总槽数,本例中电枢总槽数18,每一相6槽,线圈数为3。接线方法:

(1)按图3-205介绍的“尾-头”连接法把第一相3个线圈接成极性为N、S、N、S、 N、S的6个极的相绕组。

(2)按“发电机绕组的相位和相位差”介绍的方法算得该励磁机每个槽距电角度= (360°×3) /18 = 60°,则第二相绕组始端槽位在(120/60) + 1 = 2+1槽,即3号槽,第3 相绕组始端在5号槽,按“尾-头”连接法分别把第二、三相3个线圈接成极性为N、S、 N、S、N、S的6个极的相绕组。

(3)按上述介绍的方法把三相绕组接成三相星形,交流励磁机三相线端标志为D1、D2、D3。

5.交流发电机凸极式转子绕组接线

发电机凸极式转子每个磁极上装绕一个 绕组,因此绕组个数与铭牌上标识的发电机极数相等。图3-206是一台4极发电机转子 绕组接线示图,其接线原理与定子相绕组相内各线圈组连接原理相同。当直流电通入绕组时,在相邻磁极铁心中产生的磁场极性应 相反,即4极铁心应形成N、S、N、S极性, 为此,各绕组之间也是按“尾-尾”、“头-头” 连接方法,把4个极绕组连接起来,并把第1 极绕组始端和第4极绕组末端线引出,线端分别标志为F1、、F2,完成转子绕组接线。

6.发电机隐极式转子绕组接线

发电机隐极式转子绕组结构与单相交流发电机定子主绕组相似,每一个磁极绕组也是单层同心式绕组,绕组之间连接方法同上述介绍的“单相交流发电机定子绕组接线”,始、末 端引出线端标志分别为F1、F2。

7.直流励磁机定子磁极绕组接线

直流励磁机定子绕组有并激绕组、串激绕组、换向极绕组3种,各绕组内各线圈之间连接方法同上述交流发电机凸极式转子绕组接线。

8.交流励磁机定子磁极绕组接线

交流励磁机定子磁极绕组每一磁极装有1个绕组(主励磁绕组)或2个绕组(主励磁绕组和复励绕组)。各极绕组之间连接方法同上述交流发电机凸极式转子绕组接线。值得注意的是,每一磁极装有2个绕组的,这2个绕组分别通过的直流电方向一定要使磁极铁心产生的极性相同,图3-206中的虚线表示每一磁极上装复励绕组F3F4,它的接线方法与主励磁 绕组F1F2相同,绕组中电流方向也必须相同。








 
 
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