第2章 电动机拆装与绕组重绕
2.1 电动机绕组
2.1.1 电动机绕组及线圈
（1）线圈 线圈是由带绝缘皮的铜线（简称漆包线）按规定的匝数绕制而成的。线圈的两边叫有效边，是嵌入定子铁芯槽内作为电磁能量转换的部分，两头伸出铁芯在槽外有弧形的部分叫端部。端部是不能直接转换的部分，仅起连接两个有效边的桥梁作用，端部越长，能量浪费越大。引线是引入电流的连接线。
每个线圈所绕的圈数称为线圈匝数。线圈有单个的也有多个连在一起的，多个连在一起的又分同心式和叠式两种。双层绕组线圈基本上都是叠式的。
图2-1中所示线圈直的部分是有效边，圆弧形的为端部。
图2-1 绕组线圈
（2）绕组 绕组是由若干个线圈按一定规律放在铁芯槽内而组成的。每槽只嵌放一个线圈的称为单层绕组；每槽嵌放两个线圈（上层和下层）的称为双层绕组。单层绕组分为链式、交叉式、同心式等；双层绕组一般为叠式。三相电动机共有三相绕组即A相、B相和C相。每相绕组的排列都相同，只是空间位置上依次相差120°（这里指2极电动机绕组）。
（3）节距 单元绕组的跨距指同一单元绕组的两个有效边相隔的槽数，一般称为绕组的节距，用字母Y表示。如图2-2所示，节距是最重要的，它决定了线圈的大小。当节距Y等于极距时线圈称为整距线圈；当节距Y小于极距时称为短距线圈；当节距Y大于极距时称为长距线圈。电动机的定子绕组多采用短距线圈，特别是双层绕组电动机。虽然短距线圈与长距线圈的电气性能相同，但是短距线圈比长距线圈要节省端部铜线从而降低成本，改善感应电动势波形及磁动式空间分布波形。例如，Y=5时，槽习惯上用1～6槽的方式表示，即线圈的有效边相隔5槽，分别嵌于第一槽和第六槽。
图2-2 线圈节距示意图
（4）极距 极距是指相邻磁极之间的距离，用字母τ表示。在绕组分配和排列中极距用槽数表示，即：
τ=Z/（2p）
式中 Z——定子铁芯总槽数；
p——磁极对数；
τ——极距。
例如：6极24槽电机绕组，p=3，Z=24，那么τ=Z/2p=24/（2×3）=4（1～5槽），表示极距为4，从第1槽至第5槽。
极距τ也可以用长度表示，就是每个磁极沿定子铁芯内圆所占的弦长：
τ=πD/（2p）
式中 D——定子铁芯内圆直径；
p——磁极对数；
π——圆周率（3.142）。
（5）机械角度与电角度 电动机的铁芯内腔是一个圆。绕组的线圈必须按一定规律分布排列在铁芯的内腔，才能产生有规律的磁场，从而才能使电动机正常运行。为表明线圈排列的顺序规律，必须引用“电角度”来表示绕组线圈之间相对的位置。
在交流电中对应于一个周期的电角度是360°，在研究绕组布线的技术上不论电动机的极数多少，都把三相交流电所产生的旋转磁场经过一个周期所转过的角度作360°电角度。根据这一规定，在不同极数的电动机里旋转磁场的机械角度与电角度在数值上的关系就不相同了。
在2极电动机中：经过一个周期磁场旋转一周机械角度为360°，而电角度也为360°。在4极电动机中：磁场一个周期中旋转1/2周，机械角度是180°，电角度是360°。在6极电动机中：磁场在一个周期中旋转1/3周，机械角度是120°，电角度也是360°。
根据上述原理可知：不同极数的电动机的电角度与机械角度之间的关系可以用下列公式表示：
a电=pQ机
式中 a电——对应机械角的角度；
Q机——机械角度；
p——磁极对数。
表2-1列出了两对磁极的电动机其电角度与机械角度的关系。
表2-1 两对磁极的电动机其电角度与机械角度的关系
（6）槽距角 电动机相邻两槽间的距离，用槽距角，可以用以下公式计算：
a=p×360°/Q
式中 a——槽距角；
p——磁极对数；
Q——铁芯槽数。
（7）每极每相槽数 每极每相槽数用q表示。公式如下：
q=Q/（2pm）
式中 p——磁极对数
Q——铁芯槽数；
m——相数。
q可以是整数也可以是分数。若q为整数，则该绕组称为整数槽绕组；若q为分数则称为分数槽绕组；若q=1即每个极下每相绕组只占一个槽，称为集中绕组；若q>1则称为分布绕组。
（8）极相组 在定子绕组中将同一个磁极的线圈定为一组称为极相组。极相组可以由一个或多个线圈组成（多个线圈一次连绕而成）。极相组之间的连接线称为跨接线。在三相绕组中每相都有一头一尾，三个头依次为U1、V1、W1；三尾依次为U2、V2、W2。
2.1.2 绕组的连接方式
（1）三相绕组首尾端的判断方法
①用万用表电阻挡测量确定每相绕组的两个线端 电阻值近似为零时，两表笔所接为一组绕组的两个线端，依次分清三个绕组的各两端，如图2-3所示。
图2-3 三相绕组的接线
②用万用表检查的第一种检查方法
a.万用表置mA挡，按图2-4所示进行接线。假设一端接线为头（U1、Vl、W1），另一端接线为尾（U2、V2、W2）。
图2-4 用万用表检查的第一种检查法
b.用手转动转子，如万用表指针不动，则表明假设正确；如万用表指针摆动，则表明假设错误，应对调其中一相绕组头、尾端后重试，直至万用表不摆动时，即可将连在一起的3个线头确定为头或尾。
③用万用表检查的第二种检查方法
a.万用表置mA挡，按图2-5所示进行接线。
图2-5 用万用表检查的第二种检查法
b.闭合开关S，瞬间万用表指针向右摆动，则表明电池正极所接线头与万用表负表笔所接线头同为头或尾；如指针向左反摆，则表明电池正极所接线头与万用表正表笔所接线头同为头或尾。
c.将电池（或万用表）改接到第三相绕组的两个线头上重复以上试验，确定第三相绕组的头、尾，以此确定三相绕组各自的头和尾。
④用灯泡检查的第一种方法
a.准备一台220V/36V降压变压器并按图2-6所示进行接线（小容量电动机可直接接220V交流电源）。
图2-6 用灯泡检查的第一种检查方法
b.闭合开关S，如灯泡亮，则表明两相绕组为头、尾串联，作用在灯泡上的电压是两相绕组感应电动势的矢量和；如灯泡不亮，则表明两组绕组为尾、尾串联或头、头串联，作用在灯泡上的电压是两相绕组感应电动势矢量差。
c.将检查确定的线头作好标记，将其中一相与接36V电源一相对调重试，以此确定三相绕组所有头、尾端。
⑤用灯泡检查的第二种检查方法
a.按图2-7所示进行接线。
图2-7 用灯泡检查的第二种检查方法
b.闭合开关S，如36V灯泡亮，则表示接220V电源的两相绕组为头、尾串联；如灯泡不亮，则表示两相绕组为头、头串联或尾、尾串联。
c.将检查确定的线头作好标记，将其中一相与接灯泡一相对调重试，以此确定三相绕组所有头、尾端。
在中小型电动机中，极相组内的线圈通常是连续绕制而成的，如图2-8所示。
图2-8 极相组内的连接
极相组内的连接属于同一相，且同一支路内各个极相组通常有两种连接方法。
①正串连接：即极相组的尾端接首端，首端接尾端，如图2-9所示。
图2-9 正串连接示意图
②反串连接：即极相组的尾端接尾端，首端接首端，如图2-10所示。
图2-10 反串连接示意图
（2）线圈匝数和导线直径 线圈匝数和导线直径是原先设计决定的，在重绕时应根据原始的数据进行绕制，电动机的功率越大电流也越大，要求的线径也越粗，而匝数反而越少。导线直径是指裸铜线的直径。漆包线应去漆后用千分尺量才能量出准确的直径。去漆可采用火烧，不但速度快而且准确；如果用刀刮则不小心会刮伤铜线，这样量出来的数据就有误差，会造成不必要的麻烦，有时还会造成返工。
（3）并绕根数 功率较大的电动机因电流较大，故要用较粗的线径。直径在1.6mm以上的漆包线硬而难绕，设计时就采用几根较细的漆包线并绕来代替。在拆绕组的时候务必要弄清并绕的根数，以便于复原。在平时修理电动机时如果没有相同的线径的漆包线，也可以采用几根较细的漆包线并绕来代替，但要注意代替线的接法，截面积的和要等于被代替的截面积。
（4）并联支路 功率较大的电动机所需要的电流较大，因此在设计绕组时往往把每一相的线圈平均分成多串，各串里的极相组依次串联后再按规定的方式并联起来。这一种连接方式称为并联支路。
（5）相绕组引出线的位置 三相绕组在空间分布上是对称的，相与相之间相隔的电角度为120°，那么相绕组的引出线U1、V1、W1之间以及U2、V2、W2之间相隔的电角度也应该为120°。但从实际出发，只要各线圈边电源方向不变。
（6）气隙 异步电动机气隙的大小及对称性，集中反映了电动机的机械加工质量和装配质量，对电动机的性能和运转可靠性有重大影响。对于气隙对称性可以调整的中、大型电动机，每台都要检查气隙大小及其对称性。对于采用端盖既无定位又无气隙探测孔的小型电机，试验时也要在前、后端盖钻孔探测气隙对称性。
①测量方法 中、小型异步电动机的气隙，通常在转子静止时沿定子圆周大约各相隔120°处测量三点；大型座式轴承电机的气隙，须在上、下、左、右测量四点，以便在装配时调整定子的位置。电动机的气隙须在铁芯两端分别测量，封闭式电机允许只测量一端。
塞尺（厚薄规）是测量气隙的工具，其宽度一般为10～15mm，长度视需要而定，一般在250mm以上，测量时宜将不同厚度的塞尺逐个插入电机定、转子铁芯的齿部之间，如恰好松紧程度适宜，则塞尺的厚度就作为气隙大小。塞尺须顺着电机转轴方向插入铁芯，左右偏斜会使测量值偏小。塞尺插入铁芯的深度不得少于30mm，尽可能达到两个铁芯段的长度。由于铁芯的齿胀现象，插得太深会使测量值偏大。对于采用开口槽铁心的电机，塞尺不得插在线圈的槽楔上。
由于塞尺不成弧形，故气隙测量值都比实际值小几忽米（1忽米=0.01mm）。在小型电动机中，由于塞尺与定子铁芯内圆的强度差得较多，加之铁芯表面的漆膜也有一定厚度，气隙测量误差较大，且随测量者对塞尺松紧的感觉不同而有差别，因此对于小型电机，一般只用塞尺来检查气隙对称性，气隙大小按定子铁芯内径与转子铁芯外径之差来确定。
②对气隙大小及对称性的要求 11号机座以上的电动机，气隙实测平均值（铁芯表面喷漆者再加0.05mm）与设计值之差，不得超过设计值的±（5％～10％）。气隙过小，会影响电动机的安全运转；气隙过大，会影响电机的性能和温升。
大型座式轴承电动机的气隙不均匀度按下式计算：
大型电动机的气隙对称性可以调整，所以对基本要求较高，铁芯任何一端的气隙不均匀度不超过5％～10％，同一方向铁芯两端气隙之差不超过气隙平均值的5％。