異步電機(jī)維修之繞組篇
一、三相異步電動(dòng)機(jī)繞組常識(shí)
一般中小型電動(dòng)機(jī)的定子繞組。是用漆包線在線模上繞制而成，繞組的尺寸大小，線徑和匝數(shù)，都是根據(jù)電動(dòng)機(jī)電氣性能來(lái)確定的，線圈的工作部分是嵌在鐵芯槽中的兩個(gè)直線邊，叫有效邊，用來(lái)完成電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)換，線圈在鐵芯外的二個(gè)端部。起連接有效邊接通電路的作用。三相電源經(jīng)線圈繞組，在電動(dòng)機(jī)定子中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子中的鼠籠條產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)。在兩個(gè)磁場(chǎng)力的作用下，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)負(fù)載?！ O聚τ：指電動(dòng)機(jī)每一個(gè)磁極所對(duì)應(yīng)的圓周表面距離。也就是同相相鄰兩個(gè)異性磁極之間的距離。計(jì)算極距的公式為：τ（極距）=z（定子鐵芯總槽數(shù)）/2P（P為磁極的對(duì)數(shù)）節(jié)距：節(jié)距指線圈兩個(gè)有效邊在鐵芯圓周上所跨的距離。又叫跨距。節(jié)距與極距相等的繞組叫全節(jié)繞組，節(jié)距小于極距的繞組叫短節(jié)繞組。
每極每相槽數(shù)q：每個(gè)磁極中，每相電流所占的槽數(shù)叫每極每相槽數(shù)，即：q（每極每相槽數(shù)）=z（定子鐵芯總槽數(shù)）/2PM（P：磁極對(duì)數(shù)，M：電流相數(shù)）例：一臺(tái)36槽4極三相電動(dòng)機(jī)，其極距：τ=z/2P，即36/（2×2）=9槽每極每相槽數(shù)：
q=z/2PM，即36/（2×2×3）=3槽單層繞組每個(gè)線圈占兩個(gè)線槽，故每相應(yīng)有線圈：36/（2×3）相=6個(gè)，三相共有18個(gè)線圈。通常36槽4極電動(dòng)機(jī)，每相繞組由兩個(gè)跨距為1～9的雙逢把（全距）或兩個(gè)跨距為1～8的單把線圈（短距）組成。
電動(dòng)定子繞組常見的故障有：
過熱引起的繞組絕緣破壞，繞組相間擊穿短路，同繞組線間短路，繞組與鐵芯之間的絕緣擊穿等。小故障如：繞組絕緣性能下降，局部繞組絕緣擦傷，接頭或引線接觸不良或斷線。小故障可用局部維修的方法解決?，F(xiàn)在所常用的Y系列電動(dòng)機(jī)，繞組所占的槽滿率較高，又進(jìn)行過漫漆處理，過去曾用過的穿線修復(fù)局部繞組的辦法，在實(shí)際運(yùn)用中很難實(shí)施。所以繞組稍大一點(diǎn)的故障，也只能采用將所有繞組拆除后換用新繞組的辦法維修。
二、繞組維修常用工具
一般繞組維修常用工具有：改錐、鉗子、扳手、銅棒、撬棍、銼刀、鐵榔頭、橡皮榔頭、電烙鐵等。專用工具有鏨子、鋼沖條、清槽刀、繞線機(jī)、萬(wàn)能模板、劃線板、壓腳、美工刀、理發(fā)剪、墊打板等，現(xiàn)將幾種工具的用法做簡(jiǎn)單的介紹：
1、鏨子：在拆除電動(dòng)機(jī)繞組時(shí)，用來(lái)鏨除端面繞組。常用規(guī)格：刀口寬10～15mm，長(zhǎng)度：150～200mm，鏨身厚度：8～10mm。
2、鋼沖條：將剔除端面后的繞組沖出定子鐵芯的工具。鋼沖條的斷面應(yīng)略小于鐵芯線槽，不同大小電機(jī)選用不同規(guī)格的鋼沖條，長(zhǎng)度約250～350mm。
3、清槽刀：用1.5～2mm厚的帶鋸皮磨制，寬約15～20mm，前端有刃口帶鉤狀。用來(lái)清除定子槽內(nèi)殘余的絕緣物質(zhì)或雜物（如圖1所示）。
4.萬(wàn)能模板、繞線機(jī)：萬(wàn)能模板有鏈?zhǔn)胶屯氖絻煞N規(guī)格，這種模板可根據(jù)線圈大小調(diào)節(jié)模板的周長(zhǎng)。模板由塑料制成。市面上有售。用時(shí)將模板固定在繞線機(jī)上，并根據(jù)需要繞制各種電機(jī)線圈。
5.劃線板：劃線板又叫理線板。嵌線時(shí)用來(lái)將導(dǎo)線劃入線槽內(nèi)。也可以把已入線槽的導(dǎo)線劃直理順。劃線板用楠竹或?qū)訅喊宓炔牧夏ブ?。寬約12～20mm。長(zhǎng)約150～200mm。
前端略尖，一邊偏薄，表面磨光（如圖2所示）。
6.壓腳：是用來(lái)將嵌入線槽內(nèi)的導(dǎo)線壓緊的專用工具，成品壓腳用不銹鋼制成。
一套有大小幾種規(guī)格。在使用時(shí)根據(jù)線槽規(guī)格選擇合適的壓腳（如圖3所示）。
7.美工刀、理發(fā)剪：美工刀用于裁制絕緣用的線槽板，或削制槽楔。因刀片鋒利又便于更換。使用時(shí)優(yōu)于電工刀。理發(fā)剪用于下完線后剪除留在鐵芯外的絕緣槽紙及修剪整形后多余的相間絕緣紙。
8.墊打板：墊打板是在繞組嵌完線后。用來(lái)進(jìn)行端部整形的工具，用硬木或厚楠竹板制成，規(guī)格為寬30～50mm。長(zhǎng)約200mm。厚約8～15mm（如圖4所示）。
三、拆除舊繞組與繞制新繞組
把已拆除端蓋和轉(zhuǎn)子的電機(jī)，繞組接線部分朝上豎起來(lái)。如系特殊規(guī)格或缺失銘牌。則要先記錄下電機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)。如節(jié)距、支路數(shù)、下線形式、端部伸出長(zhǎng)度、線徑、匝數(shù)、單根繞制或多根并繞。對(duì)于初學(xué)者。記錄這些原始數(shù)據(jù)，對(duì)熟悉電機(jī)繞組嵌線和接線方法。都是有幫助的。
用鏨子貼近鐵芯將鐵芯外的繞組齊根剔除，一般只剔除一個(gè)端面繞組。注意在剔除的過程中，不要損傷定子鐵芯。對(duì)于鐵芯長(zhǎng)度比較短的電動(dòng)機(jī)，可以用冷拆法拆除繞組。將未鏨繞組下部機(jī)座墊起來(lái)?；蛟谙虏繖C(jī)座螺絲孔里裝幾根長(zhǎng)螺絲。用小于線槽的鋼沖條，將槽內(nèi)繞組逐槽沖出。一般沖到鐵芯高度2/3以上就可以了。沖完所有繞組后把電動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)過來(lái)，用撬棍和手鉗，將沖出的繞組逐個(gè)拔出，然后用清槽刀清理殘留在線槽內(nèi)的雜物。遇到定子鐵芯比較長(zhǎng)或較大的電動(dòng)機(jī)。用冷沖法很難將繞組沖出。這時(shí)需用加熱的方法軟化絕緣漆。使繞組便于拆除。較小型電動(dòng)機(jī)可以放入烘箱，或在煤爐上放置鐵板隔離進(jìn)行烘烤。待電動(dòng)機(jī)溫度升至160～180℃時(shí)，取下電動(dòng)機(jī)按冷拆法趁熱拆除所有繞組。中型以上的電動(dòng)機(jī)?？稍陔妱?dòng)機(jī)膛內(nèi)放置電熱管式電爐。蓋上端蓋進(jìn)行加熱。待外殼溫度升至140℃以上時(shí)。參照上述方法拆除繞組。
從拆除的繞組中，選擇不同跨距的線圈為樣板，在最內(nèi)層抽出一根周長(zhǎng)最小的漆包線，也包括同一個(gè)線圈被鏨除的部分，作為確定繞線模板周長(zhǎng)的依據(jù)。也可將這兩段線測(cè)量其長(zhǎng)度，并按測(cè)量結(jié)果為周長(zhǎng)。用漆包線做一個(gè)圈，按原來(lái)的跨距放在鐵芯線槽內(nèi)，檢驗(yàn)兩個(gè)端頭長(zhǎng)度是否合適，稍作修正后按照這個(gè)周長(zhǎng)確定線模的大小。
一般的電動(dòng)機(jī)每槽匝數(shù)和線徑都能從書中查到，如手頭沒有資料或查不到，可以從拆除的繞組中，找一個(gè)完整的線圈，數(shù)一下匝數(shù)。取一個(gè)接線頭，用明火燒去漆包線的絕緣層，用干分尺測(cè)量線徑。參照線徑和匝數(shù)繞制線圈。
在繞線機(jī)上繞制線圈時(shí)。要保持漆包線平直，不得交叉亂繞。繞制導(dǎo)線大于φ0.5mm時(shí)，要在線盤中穿軸，轉(zhuǎn)動(dòng)放線，使漆包線消除纏繞力。繞完后用線繩綁扎線圈兩個(gè)連接邊。線圈繞制得是否平順，是嵌線是否順暢的關(guān)鍵。
四、嵌線準(zhǔn)備工序
嵌線前必須在線槽中放置絕緣紙。使繞組與鐵芯之間絕緣。目前常用DMD、DMDM聚脂薄膜、聚脂纖維復(fù)合紙，這種材料不但絕緣性能好，而且韌性極好，不易撕破。紙的厚度有多種規(guī)格，可根據(jù)電機(jī)大小選用，大功率的電動(dòng)機(jī)選用榍應(yīng)厚一些的，線槽中一般只需放置一層紙即可。
線槽絕緣紙裁制：長(zhǎng)度比定子鐵芯長(zhǎng)約12～20mm（具體長(zhǎng)度由電機(jī)大小而定），決定槽紙寬度的方法為：把試裁的槽絕緣紙放入線槽，讓紙緊貼線槽壁，絕緣紙伸出槽口，兩邊的寬度均為10mm。裁制絕緣紙前，用上述方法做一個(gè)樣板，然后測(cè)量樣板的長(zhǎng)度與寬度，并按照測(cè)量結(jié)果用直尺和美工刀，按照線槽個(gè)數(shù)裁制線槽絕緣紙。
裁好線槽紙，制作好槽楔用的竹材等準(zhǔn)備后，把電動(dòng)機(jī)定子放到工作臺(tái)上，在工作燈下仔細(xì)檢查線槽兩端，看槽內(nèi)是否存有異物，槽口有無(wú)變形或有毛刺。如發(fā)現(xiàn)上述同題，可用清槽刀或鋼鋸條清除異物，用改錐或壓腳對(duì)槽口整形，用銼刀修去毛刺。這個(gè)工作很重要，切不可疏忽大意。維修中經(jīng)常出現(xiàn)嵌線中途某個(gè)線槽最后幾根線下不進(jìn)去了，或下完線后發(fā)現(xiàn)繞組某個(gè)地方有接殼，這些問題都是由于前期檢查處理不到位引起的。
五、嵌線工藝單層繞組嵌線：把裁好的絕緣紙兩邊多出槽口的部分，用手折一下放入線槽內(nèi)，使折過的部分分開露出槽口。把要嵌入線槽的線圈，順著有效邊拉長(zhǎng)一點(diǎn)（避免在放置入槽時(shí)，線圈的另一端碰到鐵芯，擦傷線圈漆膜），然后將線圈入槽部分捏扁塞入槽口。來(lái)回下壓推拉直至進(jìn)入線槽。左手從定子另一側(cè)穿膛拉住線把，適度下壓順勢(shì)前拉，即可將整個(gè)線把拉入線槽。調(diào)整好線圈兩端伸出的距離。用劃線板順槽口對(duì)線圈稍做梳理，讓所有導(dǎo)線都進(jìn)入槽口內(nèi)。然后用理發(fā)剪顧著線槽口，貼近鐵芯把槽紙剪一個(gè)口，讓剪刀平貼著鐵芯順著切口前推，一條多余的槽紙即被剪去。用劃線板將剪過槽紙部位劃入槽口。蓋住導(dǎo)線并用壓腳壓實(shí)，然后用同樣的方法剪掉另一邊槽紙，用壓腳壓實(shí)后，參照槽口空出的間隙形狀，用美工刀削好竹楔，推入槽口壓住被絕緣紙包住的導(dǎo)線。槽楔的長(zhǎng)度應(yīng)超出鐵芯兩端。但比線槽絕緣紙兩端各短2～3cm?！ ‖F(xiàn)以單層繞組24槽2極電動(dòng)機(jī)為例，講述嵌線全過程。
先取下第一個(gè)同心式繞組兩槽。然后空兩槽取下第二個(gè)繞組兩槽。注意這兩組線圈都只取下一個(gè)有效邊。取完后把這兩組未入槽的4個(gè)有效邊，用絕緣紙包好懸置。然后空兩槽下第三組，這時(shí)繞組的兩個(gè)有效邊都要下入線槽。照此方法下好第四、第五個(gè)繞組。取下第六個(gè)繞組時(shí)，需將第一、第二繞組懸置部分朝相反方向翻轉(zhuǎn)，顯露出第六個(gè)繞組的線槽，將第六個(gè)繞組取完，最后依次取好第一、第二繞組的懸置的有效邊（見圖2）。
取下同線圈的另一側(cè)有效邊時(shí)，不能完全套用先入槽有效邊的下法。因?yàn)橄热氩鄣囊贿呉驯还潭ɡ粍?dòng)了。下線時(shí)把導(dǎo)線按入槽順序由下至上分幾次送入槽口，用劃線板依次劃入線槽內(nèi)，注意劃入線槽內(nèi)的導(dǎo)線不要有折彎或交叉，避免造成占據(jù)槽空間過大，使后面的導(dǎo)線下不進(jìn)去。如遇到槽滿率過高的線槽，可在嵌入導(dǎo)線約2／3以上時(shí)，先在線槽內(nèi)導(dǎo)線上墊上竹片，然后用壓腳在竹片上壓實(shí)導(dǎo)線，擠出空間以便嵌完剩余導(dǎo)線。切忌用壓腳直接擠壓導(dǎo)線，這樣會(huì)損傷漆包線絕緣，留下安全隱患。
嵌雙層繞組時(shí)，各繞組不空槽依次嵌入線槽內(nèi)。初始取下入線圈另一側(cè)有效邊懸置的個(gè)數(shù)，比線圈跨距少一槽。在嵌完下面一層時(shí)，在線槽內(nèi)墊上兩屢絕緣紙，可按略大于兩倍線槽寬度裁紙，長(zhǎng)度比線槽絕緣紙兩端各長(zhǎng)3～4mm。將裁好的紙順長(zhǎng)折一下塞入線槽，蓋住下層繞組，然后用一根合適的竹筷壓在紙上，把壓腳壓在竹筷上，用橡皮榔頭敲擊壓腳背，順槽均勻壓緊下層繞組。然后抽出竹筷嵌裝上部繞組。下完線后依照前面講過的封口辦法，包好漆包線裝上槽楔。整個(gè)嵌線過程也是依次下完各繞組，最后嵌入初始懸置的各有效邊。
不管是單層繞組還是雙層繞組，嵌線時(shí)都可以按自己的習(xí)慣，順時(shí)針或逆時(shí)針嵌入繞組，但是各繞組頭尾方向排列必須一致，線圈嵌入方向一旦被確定，就要沿這個(gè)方向，按同樣的方法取完所有繞組。中途不允許改變繞組嵌入的方向。
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