單疊繞組是指直流電機電樞繞組的一種繞制形式。電力電子技術以及交流調速技術的迅猛發展，交流電機在越來越多的場合取代了直流電機。但是在一些特殊場合，如艦船、航空、電源車等獨立電力系統中，特別是在變速控制、轉矩控制、位置控制等需要寬範圍、高要求的電氣調速領域，以及由直流儲能電源供電的系統中，如潛艇等，直流電機仍然在起著重要作用。然而直流電機存在著固有的換向火花、可靠性等問題，這對電機的正常運行有重要影響。
基本介紹
- 中文名：單疊繞組
- 外文名：Single lap winding
- 學科：電力工程
- 領域：能源
- 範圍：電力系統
- 釋義：直流電機電樞繞組的一種繞制形式
簡介,單疊繞組換向規律分析,異槽式繞組的換向性能,異槽式繞組阻尼性能對換向的影響,異槽式電機主磁場對換向的影響,總結,
簡介
電力電子技術以及交流調速技術的迅猛發展，交流電機在越來越多的場合取代了直流電機。但是在一些特殊場合，如艦船、航空、電源車等獨立電力系統中，特別是在變速控制、轉矩控制、位置控制等需要寬範圍、高要求的電氣調速領域，以及由直流儲能電源供電的系統中，如潛艇等，直流電機仍然在起著重要作用。然而直流電機存在著固有的換向火花、可靠性等問題，這對電機的正常運行有重要影響。
為了改善電機的換向性能，參照國外直流電機的設計經驗，異槽式電樞繞組直流電機正在國內推廣使用。針對某型異槽式電機，分析了換向規律，研究了影響換向性能的主要因素，評估了其換向性能，在該電機上進行了無火花換向區試驗。
單疊繞組換向規律分析
在電樞旋轉的過程中，當某一元件被電刷短接，從繞組的一條支路轉移到另一條支路時，其中的電流將由原來的方向改變到相反的方向，繞組元件在被電刷短接期間的電流變化過程稱為換向。理想的換向過程，在換向周期內，電流均勻的流過電刷和換向片接觸表面，電刷與換向片的接觸電阻與接觸面積成反比，當電刷離開換向片時電流自然過渡為零，因此不產生換向火花。在實際的換向過程中，因為換向元件電抗電勢、變壓器電勢和電樞反應電勢等的存在，阻礙了換向元件中電流變化，導致同一電刷在不同換向片上的電流密度不等，產生換向火花。由於換向火花的存在，直流電機很難做成高速、大容量的機組。而異槽式繞組直流電機在繞組參數選擇正確的情況下，可以改善電機的換向性能。以某型異槽式電機為例來說明異槽式繞組電機的基本換向規律。
異槽式繞組的換向性能
直流電機的換向過程十分複雜，它不僅是電磁的變化過程，同時還受到負載、電刷材料、機械、化學、環境等各種因素的影響。在這些因素中，平均電抗電勢、主磁場、繞組的阻尼性能等對電機的換向影響較大。
異槽式繞組阻尼性能對換向的影響
異槽式電樞繞組在任一元件換向結束時，均存在同槽短路元件的阻尼作用，電抗電勢波形平坦，旋轉不對稱小，槽換向不對稱性也小的特點，具有較好的換向瞬時補償度，能有效地抑制換向火花，改善直流電機的換向能力。
異槽式電機主磁場對換向的影響
在直流電機的一個電樞槽內，同層的各元件並不是同時進行換向，而是依次相隔一個換向器片距氏進行換向的，同槽內的上下層元件邊也不一定是同時進行換向的。而寬的換向區需要相應增加換向極極靴寬，從而增大了換向極漏磁，不利於換向。而異槽式繞組在繞組短距換向片數的選擇上可設計為接近零的最小位，獲得窄的換向區寬度，以減小主極磁場對換向極磁場的干擾，對電機的換向有利。
總結
對異槽式單疊繞組換向規律和影響直流電機換向性能的因素的分析表明，採用異槽式單疊繞組結構，電機的電抗電勢波形圖的最大值和最小值差值較小，利於換向電勢的均勻補償。同時，異槽式繞組具有優良的阻尼性能，對換向元件的能量有一定的吸收作用，能極大地改善電機的換向性能，實驗和實際電機的運行都表明該類電機的無火花換向區較寬，長度較長，該類繞組結構的電機具有良好的換向性能。
