將電機(jī)槽中的導(dǎo)體按一定的規(guī)律連接起來就構(gòu)成繞組。交流繞組的作用就是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，繼而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，所以從電磁性能上看，要求交流繞組：
（1）在一定導(dǎo)體數(shù)下，獲得較大的基波電動(dòng)勢(shì)和基波磁動(dòng)勢(shì)，以利于電機(jī)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，使電機(jī)有較高的效率。
（2）對(duì)基波說，三相繞組的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)必須對(duì)稱的，即三相電動(dòng)勢(shì)（磁動(dòng)勢(shì)）大小相等、相位上互差120°，且三相的電阻、電抗也要求相等。
（3）電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)波形力求接近正弦波，為此要求電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)中的諧波分量盡可能小。
從機(jī)械特性上看，要求交流繞組的連接：
（1）用銅量少，絕緣性能和機(jī)械強(qiáng)度可靠，散熱條件好。
（2）制造工藝簡(jiǎn)單，檢修方便。
交流電機(jī)的繞組，按繞組的相數(shù)、槽內(nèi)層數(shù)、每極每相槽數(shù)的不同可分為：
（1）按相數(shù)分為單相、兩相、三相和多相繞組；
（2）按槽內(nèi)層數(shù)分為單層繞組和雙層繞組，雙層繞組又分為疊繞組和波繞組，單層繞組又分為等元件、交叉式和同心式繞組等；
（3）按每極每相槽數(shù)是整數(shù)還是分?jǐn)?shù)可分為整數(shù)槽繞組和分?jǐn)?shù)槽繞組。
交流電機(jī)繞組的種類雖然很多，但現(xiàn)代交流電機(jī)主要采用三相雙層繞組，因?yàn)樗茌^好的滿足上述要求。本章重點(diǎn)介紹每極每相整數(shù)槽的雙層疊繞組。
為便于說明繞組的連接規(guī)律，先介紹幾個(gè)有關(guān)繞組的術(shù)語(yǔ)。
電角度 一個(gè)圓周幾何上定義為360°機(jī)械角度，在電機(jī)理論中，導(dǎo)體每轉(zhuǎn)過一對(duì)磁極，電動(dòng)勢(shì)變化一個(gè)周期，相當(dāng)于一對(duì)磁極的距離用電角度來表示為360°電角度，若電機(jī)的極對(duì)數(shù)為p，則一個(gè)圓周的距離用電角度表示為電角度。
槽距電角 相鄰槽之間的距離用電角度來表示
?。?）
極距 相鄰異性磁極沿圓周之間的距離稱為極距，一般用槽數(shù)來表示
?。?）
圖1 交流電機(jī)的槽距電角和極距
相帶 每個(gè)極面下每相繞組所占有的范圍稱為相帶，一般用電角度表示。為獲得對(duì)稱的繞組，一種分法是將每個(gè)極面均分為m個(gè)范圍，若繞組為三相，則每個(gè)相帶占有60°電角度；另一種分法是將每對(duì)極面均分為m個(gè)范圍，對(duì)三相繞組，則每個(gè)相帶占有120°電角度，60°相帶比120°相帶獲得更大的基波電動(dòng)勢(shì)（磁動(dòng)勢(shì)），一般采用60°相帶。
每極每相槽數(shù)q 為了使三相電動(dòng)勢(shì)相等，每相在每極下應(yīng)占有相等的槽數(shù)，該槽數(shù)稱為每極每相槽數(shù)，以q表示。若相數(shù)為m，則有
（3）
節(jié)距y1 線圈是構(gòu)成繞組的基本單元，一個(gè)線圈有兩個(gè)圈邊，兩個(gè)圈邊的距離即為節(jié)距y1，一般用槽距來表示。一個(gè)線圈的電動(dòng)勢(shì)是兩個(gè)圈邊電動(dòng)勢(shì)的疊加，所以兩個(gè)圈邊電動(dòng)勢(shì)相位差應(yīng)為180°或接近180°，則要求節(jié)距y1等于或接近于極距。若，稱繞組為整距繞組；若，稱繞組為短距繞組；若，稱繞組為長(zhǎng)距繞組，如圖2所示。為削弱或消除高次諧波，交流電機(jī)常常采用短距繞組，雖然長(zhǎng)距繞組也可以削弱或消除高次諧波，但繞組的用銅量比短距繞組多，一般不采用。
a） 整距繞組 b） 短距繞組 c） 長(zhǎng)距繞組
圖2 交流繞組的節(jié)距
槽電動(dòng)勢(shì)星形圖
當(dāng)電機(jī)氣隙的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為正弦分布時(shí)，電樞上各槽內(nèi)導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化，將這些正弦變化的電動(dòng)勢(shì)分別用相量表示時(shí)，這些相量構(gòu)成一個(gè)輻射狀的星形圖，稱為槽電動(dòng)勢(shì)星形圖，如圖4．6所示。槽電動(dòng)勢(shì)星形圖概念比較清楚，是分析繞組的一個(gè)有效方法。
例1 圖1是一臺(tái)三相同步發(fā)電機(jī)定子槽內(nèi)導(dǎo)體沿圓周分布情況，已知2p＝4，z＝36，試?yán)L出槽電動(dòng)勢(shì)星形圖。
解 先計(jì)算槽距電角
設(shè)磁極磁場(chǎng)的磁通密度沿氣隙圓周正弦分布，且為逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，由式（4．1）可知，定子各槽內(nèi)導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化。由于各槽在空間彼此互差電角度，因此各導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)在時(shí)間相位上也彼此互差電角度，如2號(hào)槽導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)滯后1號(hào)槽導(dǎo)體電角度。設(shè)1號(hào)槽的導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)以矢量1表示（見圖4．6），2號(hào)槽的導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)矢量2比矢量1滯后20°。同理矢量3比矢量2滯后20°。依此類推，就可繪出圖3所示的槽電動(dòng)勢(shì)星形圖。從圖可見，19、20、21……等矢量與1、2、3……等矢量分別重合，這是由于它們?cè)诖艠O下分別處于對(duì)應(yīng)的位置，所以它們的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相位相同。一般來說，對(duì)于每極每相整數(shù)槽繞組，如果有電機(jī)有p對(duì)極，則有p個(gè)重疊的槽電動(dòng)勢(shì)星形。
圖3 槽電動(dòng)勢(shì)星形圖
單層繞組每槽只有一個(gè)線圈邊，所以線圈數(shù)等于槽數(shù)的一半。單層繞組結(jié)構(gòu)和嵌線較簡(jiǎn)單，適用于10kw以下的小容量電機(jī)。
例2 已知z＝36，2p＝4，繞組的并聯(lián)支路數(shù)a＝1，試?yán)L制一個(gè)三相單層繞組展開圖。
解 該例電機(jī)的槽數(shù)、極對(duì)數(shù)和例4．3相同，故繪槽電動(dòng)勢(shì)星形圖和分相情況和例1相同，只不過表1所示的為導(dǎo)體序號(hào)。以a相為例，如何將屬于a相繞組的導(dǎo)體1、2、3、19、20、21（s極下）和10、11、12、28、29、30（n極下）連接起來構(gòu)成繞組。由于單層繞組每槽只有一個(gè)線圈邊，因此一根導(dǎo)體必須和異性磁極下的另一導(dǎo)體連接才能組成一個(gè)線圈，例如導(dǎo)體1須和另一磁極下的導(dǎo)體10、或11、或12連接組成線圈，然后將這些線圈連接起來，在交流電機(jī)中，當(dāng)確定了各相所屬線圈邊（也即槽號(hào)）之后，只要把各相的線圈邊按電動(dòng)勢(shì)相加的原則進(jìn)行連接，就可得到對(duì)稱的三相繞組，而各線圈邊連接的先后次序并不影響電動(dòng)勢(shì)的大小。連接時(shí)，應(yīng)該使端部盡可能短以節(jié)省用銅量，同時(shí)也應(yīng)考慮工藝方便。具體的連接可以有多種形式，大體上可有以下幾種。
（一）等元件單層繞組
這種繞組每個(gè)線圈的節(jié)距都是相等的，以a相為例，根據(jù)圖2a中a相所屬的槽號(hào)，把在第一對(duì)極距范圍內(nèi)的1、2、3和10、11、12兩部分槽內(nèi)的線圈邊連接起來，構(gòu)成一個(gè)線圈組，即
同樣，在第二對(duì)極距范圍內(nèi)，把屬于a相的19、20、21槽和28、29、30槽的線圈邊連接起來構(gòu)成另一個(gè)線圈組：
顯然，這兩個(gè)線圈組的電動(dòng)勢(shì)是同相位的。它們之間可以串聯(lián)或并聯(lián)，視所需并聯(lián)支路數(shù)a而定。串聯(lián)時(shí)為了使電動(dòng)勢(shì)相加，兩線圈組應(yīng)采用“尾接頭”的方法，如圖4．10所示。
同理，可利用星形圖把屬于b相和c相的線圈邊連接起來，即得到三相單層繞組。
采用圖4的連接法時(shí)，每個(gè)線圈的形狀和大小都是一樣的，故稱為等元件繞組。圖中每個(gè)線圈的節(jié)距槽，是一個(gè)整距繞組。在每極每相整數(shù)槽的單層疊繞組中，每相在每對(duì)極下只有一個(gè)線圈組，因此每相最大的并聯(lián)支路數(shù)。
圖4 三相單層等元件式繞組（a相）
（二）單層繞組交叉式連接
上面等元件式連接是將同一對(duì)極下的導(dǎo)體連接構(gòu)成一個(gè)線圈組，若將某一導(dǎo)體和另一對(duì)極下的導(dǎo)體交錯(cuò)連接，就構(gòu)成交叉式連接。還是以a相為例，第一個(gè)線圈組：
第二個(gè)線圈組：
交叉式連接的繞組展開圖見圖4。
圖5 三相單層交叉式繞組（a相）
（三）單層繞組同心式連接
在等元件式連接基礎(chǔ)上，改變同一對(duì)極下的導(dǎo)體連接順序，使線圈組中每個(gè)線圈的軸線重合，即為單層同心式繞組。還是以a相為例，第一對(duì)極距下導(dǎo)體的連接：
第二對(duì)極距下導(dǎo)體的連接：
單層同心式a相繞組展開圖見圖6。
圖6 三相單層同心式繞組（a相）
從圖5和圖6可見，與等元件繞組比較，交叉式和同心式繞組只改變了同一相中各線圈邊電動(dòng)勢(shì)相加的先后次序，這不會(huì)影響相電動(dòng)勢(shì)的大小。同時(shí)，每相都有相等數(shù)目的不同節(jié)距的線圈，所以各相繞組的阻抗也是相等的，因此，交叉式和同心式繞組也是三相對(duì)稱繞組。在前述等元件繞組中，y1＝9槽，是一個(gè)整距繞組。在圖5和圖6中，各線圈的y1不相等，但從電動(dòng)勢(shì)星形圖4．6來看，每相電動(dòng)勢(shì)大小與整距線圈是一樣的。所以當(dāng)q等于整數(shù)時(shí)，從電動(dòng)勢(shì)計(jì)算來看，單層交叉式和同心式繞組仍屬于整距繞組。
交叉式繞組的端部排列比較均勻，便于制造和散熱，常用于10kw以下的感應(yīng)電機(jī)中。同心式繞組主要用在10kw以下的兩端感應(yīng)電機(jī)和單相感應(yīng)電機(jī)中，因?yàn)樵谶@種情況下，與其它形式繞組比較，同心式繞組的平均端接長(zhǎng)度縮短了，而且重疊數(shù)較少，便于布置。
單層繞組的優(yōu)點(diǎn)是槽內(nèi)只有一個(gè)線圈邊，沒有層間絕緣，槽利用率較高。我國(guó)10kw以下的感應(yīng)電機(jī)大多采用單層繞組。其缺點(diǎn)是不象雙層繞組那樣能靈活地選擇線圈節(jié)距來削弱諧波電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)，并且漏電抗也較大。