转子绕组【实现机电能量转换的线圈组】

转子绕组

转子绕组简介

电机的电枢中按一定规律绕制和连接起来的线圈组称为转子绕组。它是电机中实现机电能量转换的主要组成部件之一。组成电枢绕组的线圈有单匝的，也有多匝的，每匝还可以由若干并联导线绕成。线圈嵌入槽内的部分称有效部分，伸出槽外的部分称做连接端部，简称端部。

转子绕组资料

中文名：转子绕组

外文名：Rotor winding

电子产品类别叠绕组、波绕组和蛙绕组用途：实现机电能量转换

领域：电工技术

简单介绍

图1 转子绕组

电枢绕组由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成，他是直流电机的电路部分，也是感生电动势，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。线圈用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成，分上下两层嵌放在电枢铁心槽内，上下层以及线圈与电枢铁心之间都要妥善地绝缘，并用槽楔压紧。大型电机电枢绕组的端部通常紧扎在绕组支架上。电枢绕组分直流电枢绕组和交流电枢绕组两大类。它们分别用于直流电机和交流电机。通常采用双层绕组。线圈的有效部分包含左、右两个有效边。放在槽内且靠近槽口的有效边叫上层边，靠近槽底的有效边叫下层边。同一槽中上下层间用绝缘纸隔开。同一线圈上下两有效边沿圆周方向的距离即为线圈的跨距，通常用槽距（两相邻槽间距离）的倍数表示。跨距约等于一个极距（相邻两磁极的距离，也常用槽距的倍数表示）。

主要分类

直流电枢绕组分叠绕组、波绕组和蛙绕组3种。每个线圈的两个出线端连接到换向器的两个换向片上，两者在换向器圆周表面上相隔的距离称为换向器节距，用Y表示。不同形式的绕组具有不同的换向器节距。

叠绕组

有单叠绕组和复叠绕组之分。单叠绕组是将同一磁极下相邻的线圈依次串联起来，构成一条并联支路，所以对应一个磁极就有一条并联支路。单叠绕组的基本特征是并联支路数等于磁极数。各条支路间通过电刷并联。单叠绕组线圈的换向器节距Y=1。Y>1者称复叠绕组。比较常用的是Y=2的复叠绕组，又称双叠绕组。双叠绕组在一个磁极下有两条并联支路。例如一台四极直流电机，采用双叠绕组时，共有8条并联支路。各条支路间也是通过电刷并联。电刷组数等于电机的极数。其中一半为正电刷组，另一半为负电刷组。叠绕组的并联支路数较多，它等于极数或为极数的整倍数，所以又叫并联绕组。转子绕组

波绕组

有单波绕组和复波绕组。单波绕组的特点是将同极性下的所有线圈按一定规律全部串联起来，形成一条并联支路。所以整个电枢绕组只有两条并联支路。波绕组线圈的换向器节距式中P为磁极对数;k为换向片数；a为使Y等于整数的正整数，它等于波绕组的并联支路对数。单波绕组的a=1，而a=2的复波绕组称双波绕组，它可以看成是由两个单波绕组并联而成的复波绕组，故有4条并联支路；a>2者可类推，但用得很少。波绕组从并联电路连接原理上说，只需两组电刷，即一组正电刷和一组负电刷。然而，通常直流电机中波绕组的电刷组数仍然等于其极数，这是为了减轻电刷和换向片接触面上的电流负荷，从而可以缩短换向器的长度。此外，对线圈电流的换向也有好处。直流电枢绕组常由于某种原因造成各并联支路的电流不均匀分配，使铜耗增加，电枢绕组过热；有时也会使电刷下发生有害的火花，给电机运行带来不利影响。将电枢绕组内部理论上的等电位点用导线直接连接，就可以改善电机的运行条件。专门为此而设置的连接导线称为均压线。

蛙绕组

由适当配合的叠绕组和波绕组混合而成的一种直流电枢绕组。叠绕组和波绕组的线圈接在同一换向器上并联工作。由于其线圈组合的外形很像青蛙而得名。这种绕组因波绕组线圈和叠绕组线圈之间互相起着均压线作用，故无需另外加接均压线。采用蛙绕组的直流电机有良好的运行性能，故其应用日益广泛。电枢绕组是直流电机的核心部分。当电枢在磁场中旋转时，电枢绕组中会感应电动势，当电枢绕组中有电流流过时，会产生电枢磁动势，它与气隙磁场相互作用，又产生电磁转矩，电动势与电流相互作用，吸收或放出电磁功率，电磁转矩与转子转速相互作用，吸收或放出机械功率。二者同时存在，构成电磁能量与机械能量的相互转换，完成直流电机的基本功能。因此，电枢绕组在直流电机中起着重要的作用。

常见故障

接地故障

转子绕组接地是发电机运行中较易发生的故障，又是严重影响发电机安全运行的故障。正常运行状态下，发电机转子绕组对地之间有一定的绝缘电阻与分布电容。其绝缘电阻一般大于1Ω，水冷绕组转子因有绝缘引水管，在通水状态下的绝缘电阻仅为数千欧。因某种原因绝缘电阻严重下降或对地绝缘损坏时，最常见的即是一点接地故障。此时，因未形成电流回路，对电机运行尚无直接影响。但是，一点接地故障存在后，如切合励磁开关及发电机出口断路器，或发生其他运行事故，转子回路产生过电压时，将有可能导致另外的接地点出现形成，严重威胁发电机安全运行的两点或多点接地事故。此时，发电机将出现不同程度地振动加剧、机组大轴磁化、局部烧损转子绕组绝缘及转轴的严重后果。

处理方法：

对接地故障的处理方法是，更换有关部位的绝缘材料。具体做法是：将汽侧护环下25、26槽线包间的绝缘碳化物以及25、26槽第1匝至第4匝间的绝缘碳化物清除干净，并用吸尘器反复吸3～5遍，然后用清洗剂清洗2～3遍后换上新的绝缘层和绝缘垫块。将原先松动的6块绝缘垫块进行更换和位置调整，并使松紧程度恰当。

短路故障

发电机转子绕组匝间短路故障是其运行中的一种常见故障。严重时将会影响发电机的无功出力，如是不对称的匝间短路会导致发电机组振动加剧，也可能进一步导致转子绕组对地绝缘损坏，进而发展成为接地故障，对发电机组本身的安全稳定运行构成很大的威胁。

处理方法：

1．确定短路匝数与位置

当转子绕组发生匝间短路时，必须进行有关的检验，确定短路匝数及位置。根据现场经验，转子绕组常存在不稳定的匝间短路。当转子静止或拉出护环后，由于线匝弹起，匝间短路消失，但装上护环或转子运行时，匝间短路仍然存在。为消除此隐患，必须寻找出不稳定的匝间短路点。这时可用几十对专用压板夹在绕组端部及拐角处，如图3所示，对绕组逐个逐点加压，模拟护环的热套紧力和绕组运行中产生的离心力，然后通过电压降法逐个试验，就可找出故障点。

2．对故障点处理

匝间短路点找出之后，可用圆钢做的L形工具将短路匝略微撬开一点，如图4所示，将损坏的绝缘清理干净，在线匝之间垫以刷有硅有机漆作黏合剂的云母板，然后压平撬开的线匝即可。

3．检查与装复