2.4.1 定子绕组的拆换与简易计算
1．相关理论基础
在实习本课题之前必须学完《电机拖动基础》这门理论课，必须对电机的理论知识有一定的了解和掌握，以便更好地开展本课题的实习。
2．实训目的
（1）了解电机绕组拆换的方法。
（2）掌握电机绕组拆换的简易计算方法。
3．实训设备、工具、材料
（1）千分尺
（2）直尺
（3）计算器
（4）钢丝钳等
4．实训内容
定子绕组的拆换工艺过程大致如下：
记录原始数据→拆除旧绕组→制作绕线模→绕制绕组→嵌线→接线→检查及试验→绝缘处理。
（1）记录原始数据
在拆下旧绕组时，必须记录以下项目，作为做绕线模、选用线规、绕制线圈和复算等的依据。
① 铭牌数据：
② 铁芯和绕组的数据：
槽形尺寸的测量方法是：用一张较厚的白纸按在槽上，取下槽形痕迹，再绘出槽形并标注各部分尺寸，如图2-35所示。
③ 线圈尺寸。
④ 在拆卸绕组前记下绕组端部伸出铁芯的长度L（如图2-36所示）。
图 2-35
图2-36 绕组端部长度
⑤ 根据线圈形式记下所需尺寸。如图2-37（a）、（b）、（c）和（d）所示是四种常用的线圈形式。
⑥ 称出拆下旧线圈的全部重量（千克）。
⑦ 记下引出线与机座的相对位置。
（2）拆除绕组
由于电动机绕组经过浸漆、烘干处理，故不易拆除。拆除时，首先应将绝缘层软化或烧掉。为了保证电动机质量，一般不把定子放在火中加热，因为这样破坏了硅钢片的片间绝缘，既增加了涡流损耗，又造成铁芯朝外松弛，同时硅钢片经加热后性能变差。拆除旧绕组时，切勿损伤或剪断铜线，要保持成圈，以便包丝回用。
拆除旧绕组的步骤是：在查清绕组的并联路数后，翻起一个跨距内的上层边，其高度以不妨碍下层边的拆除为止，然后逐个拆除绕组。在拆除过程中，应尽量保证一个完整的绕组，以便量取有关数据和制作绕线槽、绕制新绕组时参考。
图2-37 常用线圈形式
（3）定子绕组重绕的简易计算
三相绕线式或鼠笼式异步电动机只有铁芯而没有定子绕组的数据时，或是铭牌遗失，电动机的型号规格不明时，可以从以下叙述的经验公式的计算中，迅速、准确地确定绕组的槽线数与线径。
① 每相串联的匝数
（a）每相串联的匝数可由下面的经验公式求得：
式中，Qk——沿空气气隙的极距面积（cm2）；
Dil——定子铁芯的内直径（cm）；
LFe——铁芯的净长度（cm）。
从式（2-14）求出的ZΦ值应取能被
整除的整数（Q1为定子槽数）。当不能为
所整除时，可以稍微增加或减少ZΦ值，使ZΦ值成为比计算值ZΦ大ΔZΦ或小ΔZΦ的ZΦ′，而ZΦ′可以被
整除。
已知ZΦ就可以求出该槽导线数：
式中，a——并联支路数；
q——每极每相槽数，
，m为相数（m=3）。
或：
式（2-14）的常数（22.4～24）×103是一个统计的经验值。
（b）对于老系列（如J、J0型）电动机，用大的数据；新系列（如J02型电动机），用小数据。
（c）对于容量大于10kW的电动机，用小数据（误差较小）；容量小于10kW的电动机，用大数据。
② 为了保证被修理的电动机的性能，必须根据已选定的ZΦ、Z校验定子气隙和定子铁芯中的磁感应强度。并且只有在这两处的磁感应强度在允许范围之内时，ZΦ、Z的计算才可以认为合适。ZΦ的选取有时并非一次可以准确选定。
（a）气隙磁感应强度的校验
（b）定子铁芯中的磁感应强度的校验按下式进行：
式中，Qc——铁芯截面积，Qc=Kc hE lFe；
Kc——铁芯叠压系数（Kc=0.93）；
hE——定子磁轮的高度（cm）。
（c）从式（2-18）、式（2-19）可计算得出Bq、Bc的数值。如果超出允许值，就必须重新选取ZΦ。如新选定的是ZΦ1，且能为Q1/6整除，则：
Bc1为对应于ZΦ1的新的磁轭中的磁感应强度值。显然ZΦ1是比ZΦ大的数值。对于Bc1的试算，有时需要耐心地试算几次，进行比较，确定满意的结果。当电动机的容量大于10kW时，必须校验空气隙中的磁感应强度值。因为空气隙及磁轭中的磁感应强度的正常数值，在某种程度上决定了其余磁路部分（如齿和转子等）的磁感应强度的允许值。由于国产交流三相异步电动机常用的电源是380V、50Hz的电源，所以公式（2-18）、（2-19）都用于Y形接法380V和频率为50Hz的电动机。对于△形接法380V的电动机，每相导线数需要乘以
。从式（2-14）计算得出的ZΦ′对于单层和双层全节距的绕组是正确的；对于双层短距绕组还应除以系数0.92。当电动机的极数比较多时，随着电动机极数的增加，定子铁芯磁轭中的磁感应强度Bc要减少，但空气隙的磁感应强度Bq却要增加。这样，有时会发现当Bq刚好满足表2-3中的允许值时，Bc却比表2-3中规定的数值小许多。这时电动机的磁性材料的利用率太低，最好按少极数的电动机进行重新计算，以得到合适的结果。
（4）电动机极数和容量的确定
① 电动机极数确定
电动机的极数，在无铭牌、无法查找时可按下式决定：
式中，2P——电动机的最少极数；
Dil——定子铁芯的内直径（cm）；
he——定子磁轭高度（cm）。
② 容量的确定
电动机的容量，在无铭牌数据可查时，可按下式进行试算：
P=1.75×10-6·Dil2·LFe·n1 （kW）
并将计算出的结果与如表2-4所示三相异步电动机的标准容量等级进行比较，取出与之最相近的值。
（5）计算举例
【例2-12】有一台三相异步电动机无铭牌，量得定子铁芯的数据是：外直径Da=24.5cm，内直径Di1=14.5cm，净长度LFe=11.5cm，磁轭高度he=3.61cm，定子槽数Q1=24槽。试计算定子线圈的每槽导线数。
解：1）电动机的极数
取2P=2极，同步转速n1=3000r/min，或参见表2-5。
2）容量
P=1.75×10−6·D il2·LFE·n1
=1.75×10−6×14.52×11.5×3000
=12.6（kW）
取Pe=10kW（按表2-4所示标准容量等级）
3）每相串联匝数
式中：
因为Q1/6=24/6=4，所以取ZΦ=88匝/相，使之能被Q1/6整除（88/4=22）。
4）每槽导线数
式中：a=1路。
5）空气隙中的磁感应强度校验
6）磁轭中的磁感应强度校验
式中，Qc=Kci·he·LFe=0.93×3.61×11.5=38.6cm2。
计算结果：Bq=6750高斯，Bc =14700高斯，均满足表2-3的允许范围。因此ZΦ中的选定是合适的。
当定子接线为△接线时，相电压为380V，内槽导线数Z=37匝/槽。对于Y接法，相电压为220V，每槽导线数就是37/ 
21.4/22/=≈匝槽匝槽，所以计算是正确的。
5．相关表格（见表2-3～表2-5）
表2-3 三相异步电动机的磁感应强度值（f=50Hz）
表2-4 三相异步电机的标准容量等级（kW）
表2-5 电动机的极数与转速的关系（f =50Hz）
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