[科普中国]-定子绕组电阻

根据线圈绕制的形状与嵌装布线方式不同，可分为集中式和分布式两类。集中式绕组的绕制和嵌装比较简单，但效率较低，运行性能也差。目前的交流电动机定子绝大部分都是应用分布式绕组，根据不同机种、型号及线圈嵌绕的工艺条件，电动机各自设计采用不同的绕组型式和规格，故其绕组的技术参数也不相同。

种类：集中式绕组 、转子绕组、分布式绕着组

定子绕组定子绕组[1]是指安装在定子上的绕组,也就是绕在定子上面的铜线 。绕组是由多个线圈或线圈组构成一相或整个电磁电路的统称。电动机根据线圈绕制的形状与嵌装布线方式不同，可分为集中式和分布式两类。集中式绕组的绕制和嵌装比较简单，但效率较低，运行性能也差。目前的交流电动机定子绝大部分都是应用分布式绕组，根据不同机种、型号及线圈嵌绕的工艺条件，电动机各自设计采用不同的绕组型式和规格。定子绕组根据电动机的磁极数与绕组分布形成实际磁极数的关系，可分为显极式与隐式两种类型。

简介编辑

电机定子是发电机和起动机等电机的重要组成部分[2][2]。定子是电动机重要的部分。定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。定子的主要作用是产生旋转磁场，而转子的主要作用是在旋转磁场中被磁力线切割进而产生（输出）电流。我国目前电机配件配件市场分布东南沿海及长江三角洲地区。定子绕组是指安装在定子上的绕组,也就是绕在定子上面的铜线 。绕组是由多个线圈或线圈组构成一相或整个电磁电路的统称。电动机根据线圈绕制的形状与嵌装布线方式不同，可分为集中式和分布式两类。集中式绕组的绕制和嵌装比较简单，但效率较低，运行性能也差。目前的交流电动机定子绝大部分都是应用分布式绕组，根据不同机种、型号及线圈嵌绕的工艺条件，电动机各自设计采用不同的绕组型式和规格。

集中式绕组编辑

集中式绕组应用于凸极式定子，通常绕制成矩形线圈，经纱带包扎定型，再经浸漆烘干处理后，嵌装在凸形磁极的铁心上[2]。一般换向器式电动机(包括直流电机和通用电动机)的激磁线圈以及单相罩极式凸极电动机的主极绕组都采用集中式绕组。

集中式绕组通常每极有一只线圈，但也有采用庶极(隐极)形式的，如框架式罩极电动机就是用一只线圈形成两极的电动机。

分布式绕组编辑

分布式绕组的电动机定子没有凸形极掌，每个磁极由一个或几个线圈按照一定的规律嵌装布线组成线圈组，通电后形成不同极性的磁极，故也称隐极式。根据嵌装布线排列形式的不同，分布式绕组又可分为同心式和叠式两类[2]。

同心式绕组同心式绕组是由几个形状相似但大小不同的线圈，按同一中心位置嵌装成回字形状的线圈组。同心绕组可根据不同的布线方式而构成双平面或三平面绕组。一般单相电动机及部分小功率或大跨距线圈的三相异步电动机的定子绕组采用这种型式。

叠式绕组叠式绕组一般是由形状、大小相同的线圈，分别以每槽嵌装1个或两个线圈边，并在槽外端部逐个相叠均匀分布的形式。叠式绕组又分单层叠式和双层叠式两种。每槽只嵌入一个线圈边的为单层叠式绕组，或称单叠绕组；每槽嵌入两个属不同线圈组的线圈边时是分置于槽中上、下层，为双层叠式绕组，或称双叠绕组。根据嵌装布线方式变化不同，叠式绕组又可派生出交叉式、同心交叉式以及单双层混合式等型式。目前，一般功率较大的三相异步电动机定子绕组较多采用双层叠式；而小电机则多用单层叠式绕组中的派生型式，但极少采用单层叠式绕组。

转子绕组编辑

交流异步电动机的转子绕组分鼠笼型与绕线型两类[2]。

鼠笼型鼠笼型结构较为简单，一般由铝水浇注转子铁心槽内并铸造出两端端环；也有用铜条嵌入再焊上铜质端环的。为了改善起动性能，鼠笼型又可制成深槽式及双鼠笼等特殊型式。

绕线型绕线型转子绕组与定子绕组相同，它除可用上述各式绕组外，还可用波形绕组。波形绕组是由单匝或几匝的杆形单元线圈，嵌装后由两个元件在端部焊接成一只线圈，并形成整个绕组，其布接线原理与上述绕组不同，但外形与双层叠绕组相似。波形绕组常应用于大型的交流电动机转子绕组及直流电动机的电枢绕组。

极性关系编辑

不同的接线形式可以形成不同的极性，电动机根据其极性关系，可分为显极式与庶极式两种类型。

显极式绕组一台具有四个凸极的电动机定子，它的每只线圈形成一个磁极；而且相邻两只线圈所形成的极性不同；在四个凸极上就形成了四个磁极。所以，在显极式绕组中，每组线圈形成一个磁极，即绕组的线圈组数与磁极数相等。此外，为使相邻磁极能呈N、s极性成对存在，则必须使相邻两组线圈里的电流方向相反。因此相邻两个线圈组的连接方式必须是反接串联，也就是电工术语称之为“头接头”、“尾接尾”。 实际上，除直流电机及单相凸极式罩极电动机外，一般定子都没有凸出的极掌[2]。

隐极式绕组相邻两组线圈的极性是相同的，都是s极，由于同极性相斥的原理，使线圈形成的磁场经相邻凸极返回构成闭合磁路；从而使没有线圈的凸极上产生异极性N磁极。所以，在庶极式绕组中，每个线圈组将形成一对磁极，每相绕组的线圈组数为磁极数的一半。

在庶极式绕组中，因为每组线圈所产生的磁极极性都相同，因而所有线圈里的电流方向都相同，即相邻两个线圈组是顺接串联。这种接线方式便是电工俗称的“首尾相接”，即“尾接头”连接[2]。

电机绕组是由线圈组构成一相或整个电磁电路的组合体；而线圈组则由一个或多个线圈顺接串联而成。因此线圈是电动机绕组的基本元件，也是以绝缘导线(圆形或矩形截面导线)按一定形状绕制而成。线圈可以是一匝，也可由数百上千匝绕成，其匝数的多少主要取决于电源电压和电动机电磁部分的参数，并由计算确定。

电动机线圈的形状有多种，但其基本结构由三部分组成，即嵌入铁心槽内的直线部分称有效边，而一只线圈有两个有效边，是产生电磁能量转换的有效部分；连接两有效边的部分，在线圈嵌装后处于铁心两端槽外，称线圈端部，它是线圈构成必不可少的部分，但不能作能量转换；引线是线圈绕制后的首、尾线头，也是引接线圈电流的连接点。

定子绕组接地故障的检修编辑

三相异步电动机的绝缘电阻较低，虽经加热烘干处理，绝缘电阻仍很低，经检测发现定子绕组已与定子铁心短接，即绕组接地，绕组接地后会使电动机的机壳带电，绕组过热，从而导致短路，造成电动机不能正常工作。

定子绕组接地的原因定子绕组的接地一般由以下几个情况[3]：

(1).绕组受潮，长期备用的电动机，经常由于受潮而使绝缘电阻值降低，甚至失去绝缘作用；

(2).绝缘老化，电动机长期过载运行，导致绕组及引线的绝缘热老化，降低或丧失绝缘强度而引起电击穿，导致绕组接地；

(3).绕组制造工艺不良，以致绕组绝缘性能下降；

(4).铁心硅钢片凸出，或有尖刺等损坏了绕组绝缘。或定子铁心与转子相擦，使铁心过热，烧毁槽楔或槽绝缘；

(5).绕组端部过长，与端盖相碰；

(6).引线绝缘损坏，与机壳相碰；

(7).电动机受雷击或电力系统过电压而使绕组绝缘击穿损坏等；

(8).槽内或线圈上附有铁磁物质，在交变磁通作用下产生振动，将绝缘磨穿，若铁磁物质较大，则易产生涡流，引起绝缘的局部热损坏等。

定子绕组接地故障的检查方法(1)观察法：绕组接地故障经常发生在绕组端部或铁心槽口部分，而且绝缘常有破裂和烧焦发黑的痕迹。因而当电动机拆开后，可先在这些地方寻找接地处，如果引出线和这些地方没有接地的迹象，则接地点可能在槽里。

(2)兆欧表检查法：用兆欧表检查时，应根据被测电动机的额定电压来选择兆欧表的等级。500V以下的低压电动机，选用500V的兆欧表；3kV的电动机采用1000V的兆欧表；6kV以上的电动机应选用2500V的兆欧表。测量时，兆欧表的一端接电动机绕组，另一端接电动机机壳。按120r/min的速度摇动摇柄，若指针指向零，表示绕组接地；若指针摇摆不定，说明绝缘已被击穿；如果绝缘电阻在0.5MΩ以上，则说明电动机绝缘正常。

(3)万用表检查法：检测时，先将三相绕组之间的连接线拆开，使各相绕组互不接通。然后将万用表的量程旋到R×10kΩ挡位上，将一只表笔碰触在机壳上，另一只表笔分别碰触三相绕组的接线端。若测得的电阻较大，则表明没有接地故障；若测得的电阻很小或为零，则表明该相绕组有接地故障[4]。

(4)校验灯检查法：将绕组的各相接头拆开，用一只40-100w的灯泡串接于220V相线与绕组之间，如图所示，一端接机壳，另一端依次接三相绕组的接头，若校验灯亮，表示绕组接地；若校验灯微亮，说明绕组绝缘性能变差或漏电。

定子绕组接地故障的检修
(1)接地点在槽口当接地点在端部槽口附近且又没有严重损伤时，则可按下述步骤进行修理：a.在接地的绕组中，通人低压电流加热，在绝缘软化后打出槽楔；b.用划线板把槽口的接地点撬开，使导线与铁心之间产生间隙，再将与电动机绝缘等级相同的绝缘材料剪成适当的尺寸，插人接地点的导线与铁心之间，再用小木锤将其轻轻打人；c.在接地位置垫放绝缘以后，再将绝缘纸对折起来，最后打人槽楔[2]。
(2)槽内线圈上层边接地可按下述步骤检修：a.在接地的线圈中通人低压电流加热，待绝缘软化后，再打出槽楔；b.用划线板将槽机绝缘分开，在接地的一侧，按线圈排列的顺序，从槽内翻出一半线圈；c.使用与电动机绝缘等级相同的绝缘材料，垫放在槽内接地的位置；d.按线圈排列顺序，把翻出槽外的线圈再嵌人槽内；e.滴人绝缘漆，并通人低压电流加热、烘干；f.将槽绝缘对折起来，放上对折的绝缘纸，再打人槽楔。

(3)槽内线圈下层边接地可按下述步骤检修：a.在线圈内通人低压电流加热。待绝缘软化后，即撬动接地点，使导线与铁心之间产生间隙，然后清理接地点，并垫进绝缘；b.用校验灯或兆欧表等检查故障是否消除。如果接地故障已消除，则按线圈排列顺序将下层边的线圈整理好，再垫放层间绝缘，然后嵌进上层线圈；c.滴人绝缘漆，并通人低压电流加热、烘干；d.将槽绝缘对折起来，放上对折的绝缘纸，再打人槽楔[5]。
(4)绕组端部接地可按下述步骤检修；a.先把损坏的绝缘刮掉并清理干净；b.将电动机定子放人烘房进行加热，使其绝缘软化；c.用硬木做成的打板对绕组端部进行整形处理。整形时，用力要适当，以免损坏绕组的绝缘；d.对于损坏的绕组绝缘，应重新包扎同等级的绝缘材料，并涂刷绝缘漆，然后进行烘干处理。

定子绕组短路故障的检修编辑

定子绕组短路是异步电动机中经常发生的故障，绕组短路可分为匝间短路和相间短路，其中相间短路包括相邻线圈短路、极相组之间短路和两相绕组之间的短路。匝间短路是指线圈中串联的两个线匝因绝缘层破裂而短路，相间短路是由于相邻线圈之间绝缘层损坏而短路，一个极相组的两根引线被短接，以及三相绕组的两相之间因绝缘损坏而造成的短路[4]。

绕组短路严重时，负载情况下电动机根本不能启动。短路匝数少，电动机虽能启动，但电流较大且三相不平衡，导致电磁转矩不平衡，使电动机产生振动，发出“嗡嗡”响声，短路匝中流过很大电流，使绕组迅速发热、冒烟并发出焦臭味甚至烧坏。

定子绕组短路的原因定子绕组短路的原因主要有以下几种情况：(1)修理时嵌线操作不熟练，造成绝缘损伤，或在焊接引线时烙铁温度过高、焊接时间过长而烫坏线圈的绝缘；(2)绕组因年久失修而使绝缘老化，或绕组受潮，未经烘干便直接运行，导致绝缘击穿；(3)电动机长期过载，绕组中电流过大，使绝缘老化变脆，绝缘性能降低而失去绝缘作用；(4)定子绕组线圈之间的连接线或引线绝缘不良；(5)绕组重绕时，绕组端部或双层绕组槽内的相间绝缘没有垫好或击穿损坏；(6)由于轴承磨损严重，使定子和转子铁心相擦产生高热，而使定子绕组绝缘烧坏；(7)雷击、连续启动次数过多或过电压击穿绝缘[5]。

定子绕组短路故障的检查(1)观察法：观察定子绕组有无烧焦绝缘或有无浓厚的焦味，可判断绕组有无短路故障。也可让电动机运转几分钟后，切断电源停车之后，立即将电动机端盖打开，取出转子，用手触摸绕组的端部，感觉温度较高的部位即是短路线匝的位置。

(2)万用表（兆欧表）法：将三相绕组的头尾全部拆开，用用万表或兆欧表测量两相绕组间的绝缘电阻，其阻值为零或很低，即表明两相绕组有短路。
(3)直流电阻法：当绕组短路情况比较严重时，可用电桥测量各相绕组的直流电阻，电阻较小的绕组即为短路绕组（一般阻值偏差不超过5%可视为正常）。若电动机绕组为三角形接法，应拆开一个连接点再进行测量。
(4)电流平衡法：测量电路如图所示，电源变压器可用36V变压器或交流电焊机。每相绕组串接一只电流表，通电后记下电流表的读数，电流过大的一相即存在短路。

定子绕组短路故障的检修(1)端部修理法：如果短路点在线圈端部，是因接线错误而导致的短路，可拆开接头，重新连接。当连接线绝缘管破裂时，可将绕组适当加热，撬开引线处，重新套好绝缘套管或用绝缘材料垫好。当端部短路时，可在两绕组端部交叠处插人绝缘物，将绝缘损坏的导线包上绝缘布[5]。

(2)拆修重嵌法：在故障线圈所在槽的槽楔上，刷涂适当溶剂（丙酮40%，甲苯35%，酒精25%)，约半小时后，抽出槽楔并逐匝取出导线，用聚氯胶带将绝缘损坏处包扎好，重新嵌回槽中。如果故障在底层导线中，则必须将妨碍修理操作的邻近上层线圈边的导线取出槽外，待有故障的线匝修理完毕后，再依次嵌回槽中。

(3)局部调换线圈法：如果同心绕组的上层线圈损坏，可将绕组适当加热软化，完整地取出损坏的线圈，仿制相同规格的新线圈，嵌到原来的线槽中。对于同心式绕组的底层线圈和双层叠绕组线圈短路故障，可采用“穿绕法”修理。

(4)截除故障点法：对于匝间短路的一些线圈，在绕组适当加热后，取下短路线圈的槽楔，并截断短路线圈的两边端部，小心地将导线抽出槽外，接好余下线圈的断头，而后再进行绝缘处理。

定子绕组断路故障的检修编辑

当电动机定子绕组中有一相发生断路，电动机星形接法时，通电后发出较强的“嗡嗡”声，启动困难，甚至不能启动，断路相电流为零。当电动机带一定负载运行时，若突然发生一相断路，电动机可能还会继续运转，但其他两相电流将增大许多，并发出较强的“嗡嗡”声。对三角形接法的电动机，虽能自行启动，但三相电流极不平衡，其中一相电流比另外两相约大70%，且转速低于额定值[5]。

定子绕组断路的原因定子绕组断路的原因一般包括：(1)绕组端部伸在铁心外面，导线易被碰断，或由于接线头焊接不良，长期运行后脱焊，以致造成绕组断路；(2)导线质量低劣，导线截面有局部缩小处，原设计或修理时导线截面积选择偏小，以及嵌线时刮削或弯折致伤导线，运行中通过电流时局部发热产生高温而烧断；(3)接头脱焊或虚焊，多根并绕或多支路并联绕组断股未及时发现，经一段时间运行后发展为一相断路，或受机械力影响断裂及机械碰撞使线圈断路；(4)绕组内部短路或接地故障，没有发现，长期过热而烧断导线等。

定子绕组断路故障的检查方法
(1)观察法：仔细观察绕组端部是否有碰断现象，找出碰断处。

由于跑单相运行而烧毁的电机，其绕组特征很明显，拆开电机端盖，看到电机绕组端部的1/3或2/3的极相组烧黑或变为深棕色，而其中的一相或两相绕组完好或微变色，则说明是跑单相运行造成的。

(2)万用表法：将电动机出线盒内的连接片取下，用万用表或兆欧表测各相绕组的电阻，当电阻大到几乎等于绕组的绝缘电阻时，表明该相绕组存在断路故障[5]。

(3)电阻法：用直流电桥测量三相绕组的直流电阻，如三相直流电阻阻值相差大于2%时，电阻较大的一相即为断路相。对于每相绕组均有两个引出线引出机座的电动机，可先用万用表找出各相绕组的首末端，然后用直流电桥分别测量各相绕组的电阻Ru、Rv和Rw，最后再进行比较。

定子绕组断路故障的检修(1)当绕组导线接头焊接不良时，应先拆下导线接头处包扎的绝缘，断开接头，仔细清理，除去接头上的油污、焊渣及其他杂物。如果原来是锡焊焊接的，则先进行搪锡，再用烙铁重新焊接牢固并包扎绝缘，若采用电弧焊焊接，则既不会损坏绝缘，接头也比较牢靠。

(2)引线断路时应更换同规格的引线，若引线长度较长，可缩短引线，重新焊接接头。

(3)槽内线圈断线的处理。出现该故障现象时，应先将绕组加热，翻起断路的线圈，然后用合适的导线接好焊牢，爆炸绝缘后再嵌回原线槽，封好槽口并刷上绝缘漆，另外，也可以调换新线圈。有时遇到电动机急需使用，一时来不及修理，也可以采取跳接法，直接短接断路的线圈，但此时应降低负载运行，如果绕组断路严重，则必须拆除绕组重绕。

(4)当绕组端部断路时，可采用电吹风机对断线处加热，软化后把断头端挑起来，刮掉断头端的绝缘层，随后将两个线端插人玻璃丝漆套管内，并顶接在套管的中间位置进行焊接，焊好后包扎相应等级的绝缘，然后再涂上绝缘漆晾干，修理时还应注意检查邻近的导线，如有损伤也要进行接线或绝缘处理1。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所