工信版2022-2023学年(中职）电工基础 (6).ppt

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1、YCF2022-2023学年(中职）电工基础(6)第六章第六章三相正弦交流电三相正弦交流电本章导读本章导读第一节第一节三相正弦交流电动势的产生三相正弦交流电动势的产生第二节第二节电源绕组和负载的连接电源绕组和负载的连接第三节第三节对称三相电路的分析与计算对称三相电路的分析与计算第四节第四节三相电路的功率计算与测量三相电路的功率计算与测量第五节第五节三相交流电动机三相交流电动机下一页返回本章导读本章导读 单相交流电是由单相交流发电机所产生，而三相交流电是由三相交流单相交流电是由单相交流发电机所产生，而三相交流电是由三相交流发电机所产生。三相正弦交流电是目前世界上应用最为广泛的交流电，发电机所产生

2、。三相正弦交流电是目前世界上应用最为广泛的交流电，其电源由三相发电机产生其电源由三相发电机产生(通常单相交流电源多是从三相交流电源中获通常单相交流电源多是从三相交流电源中获得得)。与尺寸相同的单相发电机相比，三相发电机输出功率要大与尺寸相同的单相发电机相比，三相发电机输出功率要大;三相发三相发电机和变压器的结构制造简单，使用和维护比较方便，运转时比单相电机和变压器的结构制造简单，使用和维护比较方便，运转时比单相发电机振动要小发电机振动要小;在同样条件下输送相同功率时，特别是远距离输电时在同样条件下输送相同功率时，特别是远距离输电时，三相输电线路比单相输电线路可节约，三相输电线路比单相输电线路可

3、节约25%左右的线材。这些优点使左右的线材。这些优点使得三相交流电在实际生产和生活中得到广泛的应用。得三相交流电在实际生产和生活中得到广泛的应用。返回第一节第一节三相正弦交流电动势的产生三相正弦交流电动势的产生一、三相正弦交流电动势的产生一、三相正弦交流电动势的产生 发电机从原理上讲是根据电磁感应定律，利用导体切割磁力线产生发电机从原理上讲是根据电磁感应定律，利用导体切割磁力线产生电动势而工作的。即导体与磁场之间必须产生相对运动。实际中，大、电动势而工作的。即导体与磁场之间必须产生相对运动。实际中，大、中型发电机的磁极是旋转的，而绕组是静止的。中型发电机的磁极是旋转的，而绕组是静止的。下一页返

4、回第一节第一节三相正弦交流电动势的产生三相正弦交流电动势的产生 如如图图6-1所示，在定子中有三个绕组，它们的匝数相同，在空间位置所示，在定子中有三个绕组，它们的匝数相同，在空间位置上互差上互差1200(即各绕组轴线互差即各绕组轴线互差120，对称分布在电枢铁心上。三个，对称分布在电枢铁心上。三个绕组的始端分别命名为绕组的始端分别命名为U1,V1,W1，其末端分别命名为，其末端分别命名为U2,V2,W20假设电磁铁磁极表面的磁通密度是按正弦规律分布的，当转子以均匀假设电磁铁磁极表面的磁通密度是按正弦规律分布的，当转子以均匀角速度旋转时，各绕组上将分别产生正弦电动势角速度旋转时，各绕组上将分别产

5、生正弦电动势eu.ev.ew。由于三。由于三个绕组绕在同一个电枢上，且各绕组的匝数均相同，所以三个电动势个绕组绕在同一个电枢上，且各绕组的匝数均相同，所以三个电动势具有相同的角频率和相同的最大值具有相同的角频率和相同的最大值Em。又由于各绕组相对于磁极来。又由于各绕组相对于磁极来说，它们的起始位置不同，在空间位置互差说，它们的起始位置不同，在空间位置互差120，因而它们所产生的，因而它们所产生的三个电动势在时间上也互差三个电动势在时间上也互差1/3周期周期(120)。即。即U相绕组最先出现电动相绕组最先出现电动势的正的最大值，则势的正的最大值，则V相绕组将在电枢转过相绕组将在电枢转过120“时

6、才会出现电动势的时才会出现电动势的正的最大值。依次类推，正的最大值。依次类推，W相电动势正的最大值要在电枢转过相电动势正的最大值要在电枢转过240“时时才会出现。才会出现。这样就产生了幅值相同、频率相同，在相位上互差这样就产生了幅值相同、频率相同，在相位上互差120的三相正弦交的三相正弦交流电。流电。上一页 下一页返回第一节第一节三相正弦交流电动势的产生三相正弦交流电动势的产生 二、三相正弦交流电动势的表示方法二、三相正弦交流电动势的表示方法 由于三个正弦电动势的频率相同，最大值相等，而且相位彼此相差由于三个正弦电动势的频率相同，最大值相等，而且相位彼此相差1200(或或1/3周期周期)。设电

7、动势的最大值均为。设电动势的最大值均为Em，角频率为，角频率为，并以，并以U相为参考正弦量，设其初相位为零，则三相正弦电动势可表示为相为参考正弦量，设其初相位为零，则三相正弦电动势可表示为:上一页 下一页返回第一节第一节三相正弦交流电动势的产生三相正弦交流电动势的产生三、三相正弦交流电动势的特征和相序三、三相正弦交流电动势的特征和相序1.三相正弦电动势的特征三相正弦电动势的特征(1)具有相同的幅值具有相同的幅值(最大值最大值)(2)具有相同的频率具有相同的频率(角速度角速度)(3)相位互差相位互差120 2.三相正弦交流电动势的相序三相正弦交流电动势的相序 三相电动势达到正的最大值或零值的次序

8、，或者说从超前相到滞后三相电动势达到正的最大值或零值的次序，或者说从超前相到滞后相的轮换次序叫做相序。在相的轮换次序叫做相序。在图图6-2中，当转子按逆时针方向旋转，三中，当转子按逆时针方向旋转，三相电动势达到正最大值的顺序为相电动势达到正最大值的顺序为eu.ev.ew，其相序为，其相序为U,V,W，通常，通常叫做正序叫做正序(或顺序或顺序);若最大值出现的顺序为若最大值出现的顺序为U,W,V，通常叫做负序，通常叫做负序(或或逆序逆序)。工程上通用的相序是正序。工程上通用的相序是正序。上一页返回第二节第二节电源绕组和负载的连接电源绕组和负载的连接一、三相电源绕组的连接一、三相电源绕组的连接 三

9、相电源的连接方法比单相电源要复杂。这是由于三相发电机可以三相电源的连接方法比单相电源要复杂。这是由于三相发电机可以看成三个单相电源。这些电源与电源之间将会有不同的连接方式，而看成三个单相电源。这些电源与电源之间将会有不同的连接方式，而不同的连接方式又会导致电压、电流关系的不同。通常在三相电源中，不同的连接方式又会导致电压、电流关系的不同。通常在三相电源中，有三角形有三角形()和星形和星形(Y)两种接法。两种接法。1.三相电源绕组的三角形连接三相电源绕组的三角形连接 将电源每相的末端依次与滞后相的始端相连，则形成闭合的三角形，将电源每相的末端依次与滞后相的始端相连，则形成闭合的三角形，这种连接方

10、式称为三角形接法，用这种连接方式称为三角形接法，用表示，如表示，如图图6-3示。显然，在三示。显然，在三角形连接中是不会有中性点和中性线的，因此，对于这种连接只存在角形连接中是不会有中性点和中性线的，因此，对于这种连接只存在三相三线制。三相三线制。在三相电源作三角形连接时，线电压和相电压的数量关系为在三相电源作三角形连接时，线电压和相电压的数量关系为:下一页返回第二节第二节电源绕组和负载的连接电源绕组和负载的连接 如果三相电动势为对称三相正弦电动势，则三角形闭合回路的总电动如果三相电动势为对称三相正弦电动势，则三角形闭合回路的总电动势等于零，这时电源绕组内部不存在环流，如果三相电动势为不对称势

11、等于零，这时电源绕组内部不存在环流，如果三相电动势为不对称三相正弦电动势，则三角形闭合回路的总电动势不等于零，此时，即三相正弦电动势，则三角形闭合回路的总电动势不等于零，此时，即使没有外部负载，也会因为各相绕组本身的阻抗很小，使闭合回路内使没有外部负载，也会因为各相绕组本身的阻抗很小，使闭合回路内产生很大的环流，使绕组过热，甚至烧毁。因此，三相发电机绕组一产生很大的环流，使绕组过热，甚至烧毁。因此，三相发电机绕组一般不采用三角形接法而采用下面要提到的星形接法。般不采用三角形接法而采用下面要提到的星形接法。上一页 下一页返回第二节第二节电源绕组和负载的连接电源绕组和负载的连接 2.三相电源绕组的

12、星形连接三相电源绕组的星形连接 将三相发电机中三相绕组的末端将三相发电机中三相绕组的末端U2,V2,W2连接在一起，始端连接在一起，始端U1,V1,W1引出线作为输出线，这种连接方法称为星形接法，用引出线作为输出线，这种连接方法称为星形接法，用Y表示。表示。从始端从始端U1,V1,W1引出的三根线称为相线，也就是平时经常说的火线引出的三根线称为相线，也就是平时经常说的火线;末端接成的一点称为中性点，用末端接成的一点称为中性点，用N表示表示;从中性点引出的输出线称为从中性点引出的输出线称为中性线。低压供电系统的中性点是直接接地的，我们把接地的中性点中性线。低压供电系统的中性点是直接接地的，我们把

13、接地的中性点称为零点，把接地的中性线称为零线。称为零点，把接地的中性线称为零线。220V交流供电系统就是中性点交流供电系统就是中性点接地的系统。在工程中，接地的系统。在工程中，U,V,W三根相线分别用黄、绿、红三种颜色三根相线分别用黄、绿、红三种颜色加以区别。加以区别。我们把有中性线的星形接法叫做三相四线制，如我们把有中性线的星形接法叫做三相四线制，如图图6-4所示。没有所示。没有中性线的星形接法叫做三相三线制，如中性线的星形接法叫做三相三线制，如图图6-5所示。所示。上一页 下一页返回第二节第二节电源绕组和负载的连接电源绕组和负载的连接 现在我们利用相量法来研究三相电源绕组接成星形时，线电压

14、与相电现在我们利用相量法来研究三相电源绕组接成星形时，线电压与相电压的关系。压的关系。一般电源的阻抗都很小，所以不论电源绕组中有没有电流，我们常一般电源的阻抗都很小，所以不论电源绕组中有没有电流，我们常认为电源各相电压的大小就等于相对应的电动势。由于通常情况下电认为电源各相电压的大小就等于相对应的电动势。由于通常情况下电源三相电动势是对称的，所以电源三相电压也是对称的，即大小相等、源三相电动势是对称的，所以电源三相电压也是对称的，即大小相等、频率相同、相位差为频率相同、相位差为120。根据基尔霍夫电压定律根据基尔霍夫电压定律:上一页 下一页返回第二节第二节电源绕组和负载的连接电源绕组和负载的连

15、接线电压与相电压的相量图如线电压与相电压的相量图如图图6-6示。示。由图可见，线电压也是对称的，并且在相位上比相应的相电压超前由图可见，线电压也是对称的，并且在相位上比相应的相电压超前30.至于线电压和相电压的关系，也可以从至于线电压和相电压的关系，也可以从图图6-6量图中得出。量图中得出。上一页 下一页返回第二节第二节电源绕组和负载的连接电源绕组和负载的连接 变压器的绕组接成三相四线制变压器的绕组接成三相四线制(有中性线的星形接法有中性线的星形接法)，可以给负载提，可以给负载提供两种电压，一种是相电压，一种是线电压。目前我国电力电网的低供两种电压，一种是相电压，一种是线电压。目前我国电力电网

16、的低压供电系统中的线电压为压供电系统中的线电压为380V，相电压为，相电压为220V，常写作，常写作“电源电压电源电压380/220V。三相变压器绕组有时采用三角形接法，但要求在连接前必须先检查三三相变压器绕组有时采用三角形接法，但要求在连接前必须先检查三相绕组的对称性及接线顺序。相绕组的对称性及接线顺序。上一页 下一页返回第二节第二节电源绕组和负载的连接电源绕组和负载的连接二、三相负载的连接二、三相负载的连接 在三相负载中，各相负载的大小可能相同，也可能不同。所以我们在三相负载中，各相负载的大小可能相同，也可能不同。所以我们把三相负载进行分类，通常把各相负载相同的三相负载称为对称三相把三相负

17、载进行分类，通常把各相负载相同的三相负载称为对称三相负载，例如，三相电动机、三相变压器、三相电炉等。如果三相负载负载，例如，三相电动机、三相变压器、三相电炉等。如果三相负载不相同，就称为不对称三相负载，例如，三相照明电路的负载。不相同，就称为不对称三相负载，例如，三相照明电路的负载。在三相电路中，如果三相电源和三相负载都对称，则称为对称三相电在三相电路中，如果三相电源和三相负载都对称，则称为对称三相电路路;反之，则称为不对称三相电路。根据不同的要求，三相负载有星形反之，则称为不对称三相电路。根据不同的要求，三相负载有星形(Y)连接和三角形连接和三角形()连接两种方式。连接两种方式。上一页 下一

18、页返回第二节第二节电源绕组和负载的连接电源绕组和负载的连接 1.三相负载的星形连接三相负载的星形连接 把三相负载分别接在三相电源的一根相线和中性线之间的接法，称把三相负载分别接在三相电源的一根相线和中性线之间的接法，称为三相负载的星形为三相负载的星形(Y)连接。如连接。如图图6-7所示。所示。为了分析问题方便，先作如下规定为了分析问题方便，先作如下规定:(1)每相负载两端的电压称为负载的相电压，简称相电压，用每相负载两端的电压称为负载的相电压，简称相电压，用U、表、表示。示。(2)忽略输电线上的电压降，负载是相电压就等于电源的相电压，即忽略输电线上的电压降，负载是相电压就等于电源的相电压，即U

19、Y相相=U相相。(3)三相负载的线电压就是电源的线电压。三相负载的线电压就是电源的线电压。(4)流过每相负载的电流称为相电流，用流过每相负载的电流称为相电流，用IY相相表示表示;流过端线的电流称流过端线的电流称为线电流，用为线电流，用IY线线表示表示;流过中性线的电流称为中性线电流，用流过中性线的电流称为中性线电流，用IN表示。表示。现在对对称三相负载的星形接法进行分析。现在对对称三相负载的星形接法进行分析。上一页 下一页返回第二节第二节电源绕组和负载的连接电源绕组和负载的连接在对称三相电压作用下，流过对称三相负载中每相的电流应相等，即在对称三相电压作用下，流过对称三相负载中每相的电流应相等，

20、即:而且每相电流的相位差应为而且每相电流的相位差应为120。由基尔霍夫第一定律，中性线电流。由基尔霍夫第一定律，中性线电流等于三相电流的矢量和，由于三相电流大小相等、相位互差等于三相电流的矢量和，由于三相电流大小相等、相位互差120，所，所以三相电流矢量和为零。也就是说中性线电流以三相电流矢量和为零。也就是说中性线电流IN为零，此时取消中性为零，此时取消中性线也不影响三相对称电路的工作，三相四线制也就变成三相三线制。线也不影响三相对称电路的工作，三相四线制也就变成三相三线制。通常在高压输电时，由于三相负载都是对称的三相变压器，所以都采通常在高压输电时，由于三相负载都是对称的三相变压器，所以都采

21、用三相三线制输电。用三相三线制输电。在对称三相负载的星形接法中，线电压与相电压之间、线电流与相在对称三相负载的星形接法中，线电压与相电压之间、线电流与相电流之间存在以下关系，即电流之间存在以下关系，即:上一页 下一页返回第二节第二节电源绕组和负载的连接电源绕组和负载的连接 但是，当三相负载不对称时，各相电流的大小不一定相等，相位差也但是，当三相负载不对称时，各相电流的大小不一定相等，相位差也不一定为不一定为120。所以不对称三相负载的中线电流不等于零。但通常中。所以不对称三相负载的中线电流不等于零。但通常中线电流比相电流小得多，所以中性线的截面积可小些。由于低压供电线电流比相电流小得多，所以中

22、性线的截面积可小些。由于低压供电系统中的三相负载经常变动系统中的三相负载经常变动(如照明电路中的灯具经常开关，单相空调如照明电路中的灯具经常开关，单相空调、冰箱的启动与停止、冰箱的启动与停止)，当中性线存在时，它能平衡各相电压保证三相，当中性线存在时，它能平衡各相电压保证三相负载为三个互不影响的独立电路，此时各相负载的相电压等于电源的负载为三个互不影响的独立电路，此时各相负载的相电压等于电源的相电压，不会因负载的变化而变化。但是当中性线断开后，各相电压相电压，不会因负载的变化而变化。但是当中性线断开后，各相电压就不相等了。经实际测量证明，阻抗小的相电压低，阻抗大的相电压就不相等了。经实际测量证

23、明，阻抗小的相电压低，阻抗大的相电压高，这就可能烧坏接在相电压升高的这相中的电器。所以在三相负载高，这就可能烧坏接在相电压升高的这相中的电器。所以在三相负载不对称的低压供电系统中，不允许在中性线上安装熔断器或开关，以不对称的低压供电系统中，不允许在中性线上安装熔断器或开关，以免中性线断开引起事故。另一方面我们也要力求三相负载平衡以减小免中性线断开引起事故。另一方面我们也要力求三相负载平衡以减小中性线的电流。如在三相照明电路中，应将单相负载平均分接在三相中性线的电流。如在三相照明电路中，应将单相负载平均分接在三相上，而不是全部集中在某一相上或两相上。上，而不是全部集中在某一相上或两相上。上一页

24、下一页返回第二节第二节电源绕组和负载的连接电源绕组和负载的连接2.三相负载的三角形连接三相负载的三角形连接如果把三相负载分别接在三相电源的每两根相线之间，就称为三相负如果把三相负载分别接在三相电源的每两根相线之间，就称为三相负载的三角形连接。载的三角形连接。如如图图6-8所示。所示。由于作三角形连接的各相负载是直接接在两根相线之间的，因此负由于作三角形连接的各相负载是直接接在两根相线之间的，因此负载的相电压就是线电压，即载的相电压就是线电压，即U 线线=U 相相。在对称三相电压作用下，流过对称三相三角形负载中每相的电流应在对称三相电压作用下，流过对称三相三角形负载中每相的电流应相等，而且每相电

25、流的相位差应为相等，而且每相电流的相位差应为120。由基尔霍夫电流定律，线电。由基尔霍夫电流定律，线电流等于相电流的矢量和。流等于相电流的矢量和。线电流与相电流的相量图如线电流与相电流的相量图如图图6-9所示。所示。根据基尔霍夫电流定律可知根据基尔霍夫电流定律可知:上一页 下一页返回第二节第二节电源绕组和负载的连接电源绕组和负载的连接由图可见，线电流也是对称的，并且在相位上比相应的相电流滞后由图可见，线电流也是对称的，并且在相位上比相应的相电流滞后30 。至于线电流和相电流的关系，也可以从至于线电流和相电流的关系，也可以从图图6-9相量图中得出。相量图中得出。在对称三相负载的三角形接法中，线电

26、压与相电压之间、线电流与相在对称三相负载的三角形接法中，线电压与相电压之间、线电流与相电流之间存在以下关系电流之间存在以下关系:上一页 下一页返回第二节第二节电源绕组和负载的连接电源绕组和负载的连接由上可知，负载作三角形连接时的相电压比作星形连接时的相电压要由上可知，负载作三角形连接时的相电压比作星形连接时的相电压要高高1.732倍。因此，三相负载接到三相电源中，应作三角形连接还是倍。因此，三相负载接到三相电源中，应作三角形连接还是星形连接，要根据三相负载的额定电压而定。如果各相负载的额定电星形连接，要根据三相负载的额定电压而定。如果各相负载的额定电压为压为380伏，则应作三角形连接伏，则应作

27、三角形连接;若各相负载的额定电压为若各相负载的额定电压为220伏，则伏，则应作星形连接。应作星形连接。上一页返回第三节第三节对称三相电路的分析与计算对称三相电路的分析与计算一、对称负载星形连接的分析与计算一、对称负载星形连接的分析与计算 在三相四线制中，因为有中性线的存在，对于其中每一相来说就是在三相四线制中，因为有中性线的存在，对于其中每一相来说就是一个单相电路，工作情况与单相交流电路相同。在对称的三相电路中，一个单相电路，工作情况与单相交流电路相同。在对称的三相电路中，各相负载的数值和性质是相同的，它们在对称三相电压作用下，产生各相负载的数值和性质是相同的，它们在对称三相电压作用下，产生的

28、三相电流也一定是对称的，即每相负载的电流大小相等，相位互差的三相电流也一定是对称的，即每相负载的电流大小相等，相位互差120 ，其相量图如，其相量图如图图6-10所示。各相电流与相电压间的数量关系及所示。各相电流与相电压间的数量关系及相位关系如同单相电路，即相位关系如同单相电路，即:下一页返回第三节第三节对称三相电路的分析与计算对称三相电路的分析与计算式中式中z相相为各相负载的阻抗值为各相负载的阻抗值;R为负载的电阻为负载的电阻;X为负载的电抗为负载的电抗;为各为各相负载电压与电流之间的相位差，即为负载的阻抗角。相负载电压与电流之间的相位差，即为负载的阻抗角。为正时，表为正时，表示相电流滞后相

29、电压，即为感性负载示相电流滞后相电压，即为感性负载;沪为负时，表示相电流超前相电沪为负时，表示相电流超前相电压，即为容性负载。压，即为容性负载。值的大小只取决于负载阻抗本身。值的大小只取决于负载阻抗本身。根据基尔霍夫电流定律可知，负载作星形连接时，中性线电流为各相根据基尔霍夫电流定律可知，负载作星形连接时，中性线电流为各相电流的相量之和。电流的相量之和。由由图图6-11分析可得，对称负载做星形连接时的三相电流之和为零，即分析可得，对称负载做星形连接时的三相电流之和为零，即:上一页 下一页返回第三节第三节对称三相电路的分析与计算对称三相电路的分析与计算由于在这种情况下，中性线电流为零，因而此时取

30、消中性线也不影响由于在这种情况下，中性线电流为零，因而此时取消中性线也不影响三相电路的工作。三相电路的工作。也许有人要问，没有了中性线，电流怎样流回去呢也许有人要问，没有了中性线，电流怎样流回去呢?分析一下三相电分析一下三相电流波形图就会发现流波形图就会发现:在任一时刻，一相电流恰好与其他两相电流之和的在任一时刻，一相电流恰好与其他两相电流之和的大小相等、方向相反。这样，三根相线和电源相互构成电流回路，不大小相等、方向相反。这样，三根相线和电源相互构成电流回路，不必通过中性线返回电源。必通过中性线返回电源。例例6-1已知加在星形连接的三相异步电动机上的对称电源线电压为已知加在星形连接的三相异步

31、电动机上的对称电源线电压为380V。若每相的电阻为。若每相的电阻为6 ，感抗为，感抗为8 。求此时流人电动机每相绕。求此时流人电动机每相绕组的电流及各线电流。组的电流及各线电流。上一页 下一页返回第三节第三节对称三相电路的分析与计算对称三相电路的分析与计算上一页 下一页返回第三节第三节对称三相电路的分析与计算对称三相电路的分析与计算二、对称负载三角形连接的分析与计算二、对称负载三角形连接的分析与计算 在上节的内容中我们已经分析过，负载三角形连接时，若三相负载在上节的内容中我们已经分析过，负载三角形连接时，若三相负载对称，则各相的电流也是对称的，各相电流的数值均相同。根据欧姆对称，则各相的电流也

32、是对称的，各相电流的数值均相同。根据欧姆定律知，它们的大小都等于各相的电压除以各相的阻抗，即定律知，它们的大小都等于各相的电压除以各相的阻抗，即:上一页 下一页返回第三节第三节对称三相电路的分析与计算对称三相电路的分析与计算例例6-2将例将例6-1中电动机三相绕组改为三角形连接后，接人电源，中电动机三相绕组改为三角形连接后，接人电源，其他条件不变。试求相电流、线电流的大小及相电压与相电流之间的其他条件不变。试求相电流、线电流的大小及相电压与相电流之间的相位差。相位差。解解:上一页 下一页返回第三节第三节对称三相电路的分析与计算对称三相电路的分析与计算由此可见，负载接成三角形的相电流是接成星形时

33、相电流的办啥由此可见，负载接成三角形的相电流是接成星形时相电流的办啥;负载负载接成三角形时的线电流是接成星形时线电流的接成三角形时的线电流是接成星形时线电流的3倍。这个原理已应用倍。这个原理已应用于工程实践中。例如于工程实践中。例如:一个采用三角形接法的三相异步电动机，在启动一个采用三角形接法的三相异步电动机，在启动过程中可以采用星形接法，以减少启动时过大的电流，这常称为过程中可以采用星形接法，以减少启动时过大的电流，这常称为Y-降压启动。降压启动。上一页返回第四节第四节三相电路的功率计算与测量三相电路的功率计算与测量一、三相电路的功率一、三相电路的功率 一个三相电源发出的总有功功率等于电源每

34、相发出的有功功率之和，一个三相电源发出的总有功功率等于电源每相发出的有功功率之和，一个三相负载接受一个三相负载接受(即消耗即消耗)的总有功功率等于每相负载接受的总有功功率等于每相负载接受(即消耗即消耗)的的有功功率之和，即有功功率之和，即:下一页返回第四节第四节三相电路的功率计算与测量三相电路的功率计算与测量(6-11)式中，各相电压式中，各相电压Uu,Uv,Uw，的有效值的大小均相等，各相，的有效值的大小均相等，各相电流电流Iu,Iv，和，和Iw的有效值大小均相等，功率因数也相同，因而可得出的有效值大小均相等，功率因数也相同，因而可得出:在实际工作中，测量线电流比测量相电流方便在实际工作中，

35、测量线电流比测量相电流方便(指作指作形连接的负载形连接的负载);测量线电压要比测量相电压方便测量线电压要比测量相电压方便(指作指作Y形连接而又没有中线的负载形连接而又没有中线的负载)，所以三相功率的计算常用线电流、线电压来表示。，所以三相功率的计算常用线电流、线电压来表示。上一页 下一页返回第四节第四节三相电路的功率计算与测量三相电路的功率计算与测量二、对称三相电路的功率二、对称三相电路的功率上一页 下一页返回第四节第四节三相电路的功率计算与测量三相电路的功率计算与测量在进行功率计算时，应注意式中的在进行功率计算时，应注意式中的角仍是负载相电压与相电流之间角仍是负载相电压与相电流之间的相位差，

36、即负载的阻抗角，而不是线电压与线电流之间的相位差。的相位差，即负载的阻抗角，而不是线电压与线电流之间的相位差。同理，我们可得到对称三相负载无功功率和视在功率的表达式为同理，我们可得到对称三相负载无功功率和视在功率的表达式为:三相发电机、三相变压器、三相电动机的铭牌上标注的额定功率均指三相发电机、三相变压器、三相电动机的铭牌上标注的额定功率均指的是三相总功率。的是三相总功率。数学推导和实验已经证明，对称三相电路在功率方面还有一个很重数学推导和实验已经证明，对称三相电路在功率方面还有一个很重要的性质要的性质:对称三相电路的瞬时功率是一个不随时间变化的恒定值，且对称三相电路的瞬时功率是一个不随时间变

37、化的恒定值，且等于三相电路的有功功率。这个性质对旋转的电动机来说是极其有利等于三相电路的有功功率。这个性质对旋转的电动机来说是极其有利的。三相电动机任一瞬间所吸收的瞬时功率恒定不变，则电动机所产的。三相电动机任一瞬间所吸收的瞬时功率恒定不变，则电动机所产生的机械转矩也恒定不变，这样就避免了机械转矩的变化而引起的振生的机械转矩也恒定不变，这样就避免了机械转矩的变化而引起的振动。动。上一页 下一页返回第四节第四节三相电路的功率计算与测量三相电路的功率计算与测量 例例6-3工业上用的电阻炉常常利用改变电阻丝的接法来控制功工业上用的电阻炉常常利用改变电阻丝的接法来控制功率大小，达到调节炉内温度的目的。

38、有一台三相电阻炉，每相电阻为率大小，达到调节炉内温度的目的。有一台三相电阻炉，每相电阻为R=5.78，试求，试求:(1)在在380V线电压作用下，接成线电压作用下，接成和和Y时，各从电时，各从电网取用的功率网取用的功率;(2)在在220V线电压下，接成线电压下，接成时所消耗的功率。时所消耗的功率。上一页 下一页返回第四节第四节三相电路的功率计算与测量三相电路的功率计算与测量 从上面的这个例题可以得出以下两点从上面的这个例题可以得出以下两点:1.在线电压不变时，负载作在线电压不变时，负载作形连接时的功率为作形连接时的功率为作Y形连接时的功形连接时的功率的率的3倍。倍。2.只要每相负载所承受的相电

39、压相等，那么不管负载接成只要每相负载所承受的相电压相等，那么不管负载接成Y形还是形还是形，负载所消耗的功率均相等。例如，有的三相电动机有两种额定形，负载所消耗的功率均相等。例如，有的三相电动机有两种额定电压，在其铭牌上写有电压，在其铭牌上写有:220/380-/Y。这表示这个电器可在电压。这表示这个电器可在电压220V下接成下接成形，或者在线电压形，或者在线电压380V下接成下接成Y形，两者功率不变。形，两者功率不变。上一页 下一页返回第四节第四节三相电路的功率计算与测量三相电路的功率计算与测量三、三相电路有功功率的测量三、三相电路有功功率的测量 1.一表法测量三相对称负载的有功功率一表法测量

40、三相对称负载的有功功率 由于三相负载对称，只要用一只功率表测量三相中任意一相的功率由于三相负载对称，只要用一只功率表测量三相中任意一相的功率P，则三相总功率，则三相总功率P=3P1,。如。如图图6-12和和图图6-13所示电路中，功率表所示电路中，功率表的读数都是单相负载的功率。当星形连接负载的中性点法不能引出，的读数都是单相负载的功率。当星形连接负载的中性点法不能引出，或三角形连接负载的一相不能断开接线时，则可采用或三角形连接负载的一相不能断开接线时，则可采用图图6-14所示的人所示的人工中性点法将功率表引入，两个附加电阻工中性点法将功率表引入，两个附加电阻Rn,Rw应与功率表电压支应与功率

41、表电压支路的总电阻相等，使人工中性点路的总电阻相等，使人工中性点N的电位为零。的电位为零。上一页 下一页返回第四节第四节三相电路的功率计算与测量三相电路的功率计算与测量 2.三表法测量三相四线制不对称负载的有功功率三表法测量三相四线制不对称负载的有功功率 用三只单相功率表分别测出每一相的功率，则三相总功率用三只单相功率表分别测出每一相的功率，则三相总功率P=P1+P2+P3，如，如图图6-15所示。所示。3.两表法测三相三线制负载的有功功率两表法测三相三线制负载的有功功率 对于三相三线制，不论负载是否对称，也不论负载是星形连接还是对于三相三线制，不论负载是否对称，也不论负载是星形连接还是三角形

42、连接，都可以用两表法来测量三相负载的有功功率。三角形连接，都可以用两表法来测量三相负载的有功功率。两表法的接线规则两表法的接线规则:(1)两只功率表的电流线圈分别串联在任意两相线上两只功率表的电流线圈分别串联在任意两相线上(如分别串接在如分别串接在U,V相线上相线上)使通过线圈的电流为线电流，电流线圈的使通过线圈的电流为线电流，电流线圈的“*”端必须接到端必须接到电源一侧。电源一侧。(2)两只功率表电压线圈的两只功率表电压线圈的“*”端应分别接到该电流线圈所在的相线端应分别接到该电流线圈所在的相线上，另一端则共同接到没有接功率表电流线圈的第三相上，如上，另一端则共同接到没有接功率表电流线圈的第

43、三相上，如图图6-16所示。所示。上一页返回第五节第五节三相交流电动机三相交流电动机 电动机分交流电动机和直流电动机两大类。交流电动机用得较多。在电动机分交流电动机和直流电动机两大类。交流电动机用得较多。在交流电动机中又分异步电动机和同步电动机两种，其中异步电动机用交流电动机中又分异步电动机和同步电动机两种，其中异步电动机用得较多。在异步电动机中又有鼠笼式异步电动机和绕线式异步电动机得较多。在异步电动机中又有鼠笼式异步电动机和绕线式异步电动机两种，其中鼠笼式异步电动机用得最多。交流电动机又分三相式和单两种，其中鼠笼式异步电动机用得最多。交流电动机又分三相式和单相式。本章简要介绍目前应用最多的三

44、相鼠笼式异步电动机。相式。本章简要介绍目前应用最多的三相鼠笼式异步电动机。鼠笼式异步电动机结构简单、制造容易、成本低、运行维护方便，鼠笼式异步电动机结构简单、制造容易、成本低、运行维护方便，它被广泛应用在工农业生产中，作为电力拖动的原动机。它的缺点是它被广泛应用在工农业生产中，作为电力拖动的原动机。它的缺点是调速性能较差，起动力矩较小，因此在一些要求平滑调速和起动力矩调速性能较差，起动力矩较小，因此在一些要求平滑调速和起动力矩很大的场合还需用其他类型电动机来完成。很大的场合还需用其他类型电动机来完成。图图6-17是三相鼠笼式异步电动机的外形图。其结构主要由定子和转是三相鼠笼式异步电动机的外形图

45、。其结构主要由定子和转子两大部分组成。子两大部分组成。下一页返回第五节第五节三相交流电动机三相交流电动机一、定子一、定子电动机的静止部分称为定子。它主要由定子铁芯、定子绕组及机座三电动机的静止部分称为定子。它主要由定子铁芯、定子绕组及机座三大部分组成，见大部分组成，见图图6-18。1.定子铁芯定子铁芯 定子铁芯是电动机磁路的一部分，为减少涡流损耗和磁滞损耗，定定子铁芯是电动机磁路的一部分，为减少涡流损耗和磁滞损耗，定子铁芯一般用子铁芯一般用0.350.5 mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠装压紧厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠装压紧制成。在铁芯的内圆冲有均匀分布的槽制成。在铁芯的内圆冲有均匀分布的槽

46、.用以嵌放定子绕组。用以嵌放定子绕组。上一页 下一页返回第五节第五节三相交流电动机三相交流电动机 2.定子绕组定子绕组 三相异步电动机有三个独立的绕组，统称为三相绕组。每相绕组由三相异步电动机有三个独立的绕组，统称为三相绕组。每相绕组由若干只线圈按一定规律制成。线圈用绝缘铜线绕制。所有线圈有规律若干只线圈按一定规律制成。线圈用绝缘铜线绕制。所有线圈有规律地嵌装在定子铁芯的槽中。三相绕组的头和尾都引到电动机接线盒的地嵌装在定子铁芯的槽中。三相绕组的头和尾都引到电动机接线盒的端子上，可根据需要接成星形或三角形接线。端子上，可根据需要接成星形或三角形接线。三相绕组的作用是三相绕组的作用是:当三相绕组

47、通人对称的三相正弦交流电时，在当三相绕组通人对称的三相正弦交流电时，在电动机内产生旋转磁场。电动机内产生旋转磁场。3.机座机座 机座是电动机的支架，用它固定定子铁芯、定子绕组和端盖，同时机座是电动机的支架，用它固定定子铁芯、定子绕组和端盖，同时电动机通过机座固定安装在基础上。因此，机座要有足够的机械强度，电动机通过机座固定安装在基础上。因此，机座要有足够的机械强度，一般用铸铁制成。封闭式电动机的机座外面有散热片以增加散热面积，一般用铸铁制成。封闭式电动机的机座外面有散热片以增加散热面积，防护式电动机的机座两端端盖开有通风孔，使电动机内外的空气能通防护式电动机的机座两端端盖开有通风孔，使电动机内

48、外的空气能通过散热孔直接对流散热。过散热孔直接对流散热。上一页 下一页返回第五节第五节三相交流电动机三相交流电动机二、转子二、转子 转子是电动机的旋转部分。鼠笼式异步电动机的转子一般为铸铝式，转子是电动机的旋转部分。鼠笼式异步电动机的转子一般为铸铝式，用离心铸铝法，将熔化了的铝浇铸在转子铁芯槽中使之成为一个完整用离心铸铝法，将熔化了的铝浇铸在转子铁芯槽中使之成为一个完整体，两端的短路环和风扇叶也一起铸成，见体，两端的短路环和风扇叶也一起铸成，见图图6-19(c)。另一种结构是。另一种结构是铜条转子，即在转子铁芯的槽中放置没有绝缘的铜条，铜条的两端用铜条转子，即在转子铁芯的槽中放置没有绝缘的铜条

49、，铜条的两端用短路环焊接起来，形成一个鼠笼的形状，如短路环焊接起来，形成一个鼠笼的形状，如图图6-19(b)所示。所示。转子绕组的作用是切割定子磁场，产生感应电动势和电流，并在定转子绕组的作用是切割定子磁场，产生感应电动势和电流，并在定子磁场作用下受力而使转子转动。鼠笼式异步电动机的转子绕组是两子磁场作用下受力而使转子转动。鼠笼式异步电动机的转子绕组是两端被短路环短接的鼠笼条。端被短路环短接的鼠笼条。上一页 下一页返回第五节第五节三相交流电动机三相交流电动机三、其他附件三、其他附件(1)端盖端盖:装在机座的两侧，起支撑转子的作用，一般为铸铁件。装在机座的两侧，起支撑转子的作用，一般为铸铁件。(

50、2)轴承轴承:连接转动部分，一般采用滚动轴承以减小摩擦。连接转动部分，一般采用滚动轴承以减小摩擦。(3)轴承端盖轴承端盖:保护轴承，使轴承内的润滑油不致溢出。保护轴承，使轴承内的润滑油不致溢出。(4)风扇风扇:增强电动机散热用。增强电动机散热用。四、铭牌四、铭牌 在电动机的机座上都装有一块铭牌，铭牌上标出了该电动机的型号在电动机的机座上都装有一块铭牌，铭牌上标出了该电动机的型号及一些主要技术参数，供正确选用电动机和电动机安全可靠运行用。及一些主要技术参数，供正确选用电动机和电动机安全可靠运行用。上一页返回图图6-1三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图返回图图6-2三相电动势的波形图、矢量图