電工基礎(chǔ)知識《電工基礎(chǔ)教程》講座課件

建筑電氣電工基本知識

電工基本知識目錄電路的組成及其基本分析方法1單相交流電路2三相交流電路33變壓器4三相異步電動機35Back12.1電路的組成及其基本分析方法電路就是電流所經(jīng)過的路徑，電路為一閉合回路。電路由電源、中間環(huán)節(jié)和負載組成，如圖12-1（a）所示。1電源電源，即電能的源泉，是推動電路中電流流動的原動力。電源是指電路中供給電能的設(shè)備，如圖12-1（a）中的電池，它的作用是將非電形式的能量轉(zhuǎn)換為電能。如電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能等。12.1.1電路及其組成2中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)主要包括連接導(dǎo)線和一些控制、保護電器等，它們將電源和負載連接成一個閉合回路，在電路中起傳輸、分配電能以及保護等作用。3負載負載是指用電設(shè)備，即電路中消耗電能的設(shè)備，它的作用是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量。如電燈將電能轉(zhuǎn)換為光能，電爐將電能轉(zhuǎn)換為熱能，電動機將電能轉(zhuǎn)換為機械能等。12.1電路的組成及其基本分析方法12.1電路的組成及其基本分析方法圖12-1電路的組成及電路模型(a)電路的組成;（b）電路模型（電路圖）Back將實際器件抽象成理想化的模型，用一些規(guī)定的圖形符號來表示，繪制成電路模型，即電路圖。

如圖12-1（a）所示的實際電路就可以用圖12-1（b）所示的電路模型表示，其中電池用電動勢E和內(nèi)電阻R0表示，燈泡用負載電阻RL表示，開關(guān)用無接觸電阻的理想開關(guān)K表示。由于金屬導(dǎo)線的電阻相對于負載電阻來說很小，一般可以忽略不計，即認為它是理想導(dǎo)線。12.1電路的組成及其基本分析方法12.1.2電路模型12.1電路的組成及其基本分析方法圖12-1電路的組成及電路模型(a)電路的組成;（b）電路模型（電路圖）Back1電流電路中的帶電粒子（電子和離子）受到電源電場力的作用，形成有規(guī)則的定向運動，稱為電流。電流的大小是用單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體某一橫截面積的電荷量來度量的，稱為電流強度，簡稱電流。電流的正方向規(guī)定為正電荷的移動方向。大小和方向均不隨時間變化的電流稱為直流電流，電流強度的符號用I表示，即I=Q/t。在國際單位制中，電流強度的單位為安培，簡稱安（A）。12.1電路的組成及其基本分析方法12.1.3電路的基本物理量2電位電位表示電場中某一點所具有的電位能。一般指定電路中一點為參考點（在電力系統(tǒng)中指定大地為參考點），且規(guī)定該參考點的電位為零。電場力將單位正電荷從A點沿任意路徑移到參考點所做的功稱為A點的電位或電勢，用VA表示，單位為伏特，簡稱伏（V）。12.1電路的組成及其基本分析方法3電壓電場力把單位正電荷從電場的A點移到B點所做的功，稱為AB兩點間的電壓，用UAB表示，即UAB=WAB/Q。顯然，電路中某兩點間的電位差等于該兩點間的電壓，即VA-VB=UAB。當(dāng)然，電壓的單位也為伏特。12.1電路的組成及其基本分析方法4電動勢在電源內(nèi)部，非電場力將單位正電荷從電源的低電位端（負極）移到高電位端（正極）所做的功，稱為電源的電動勢，用符號E表示，電動勢的單位也是伏特。5電阻導(dǎo)體阻礙電流通過的能力，稱為電阻，用R表示，單位為歐姆，簡稱歐（Ω）。12.1電路的組成及其基本分析方法6電功率單位時間內(nèi)電流所做的功稱為電功率，簡稱功率，用符號P表示，單位為瓦特，簡稱瓦（W）。根據(jù)電流、電壓、功率的定義，

P=W/t=UI12.1電路的組成及其基本分析方法1歐姆定律當(dāng)電阻兩端加上電壓時，電阻中就會有電流通過。實驗證明：在一段沒有電動勢而只有電阻的電路中，電流的大小與電阻兩端的電壓高低成正比，與電阻的大小成反比。這一規(guī)律稱為歐姆定律，用公式表示如下：

I=U/R12.1電路的組成及其基本分析方法12.1.4電路的基本定律2克希荷夫（Kirchhoff）定律①支路電路中通過同一電流的每個分支稱為支路。圖12-2中的ab、cd、ef均是支路。②節(jié)點電路中三條或三條以上支路的聯(lián)結(jié)點稱為節(jié)點。圖12-2中a、b兩點為節(jié)點。③回路電路中任一閉合路徑稱為回路。圖12-2中的abdca、aefba、aefbdca均是回路，其中回路abdca和aefba內(nèi)部不包含支路，稱為網(wǎng)孔。任何復(fù)雜電路都有三條以上的支路、兩個以上的節(jié)點和兩個以上的回路。12.1電路的組成及其基本分析方法（1）克希荷夫電流定律（KCL）克希荷夫電流定律是用來確定聯(lián)結(jié)在同一節(jié)點上各支路電流間的關(guān)系。

克希荷夫電流定律指出：在任一瞬時，流入電路中任一節(jié)點的電流之和等于流出該節(jié)點的電流之和，即

∑I入=∑I出

(12-2)如果規(guī)定流入節(jié)點的電流為正號，流出節(jié)點的電流為負號，則上式可改寫為

∑I=0(12-3)12.1電路的組成及其基本分析方法因此，克希荷夫電流定律也可表述為：在任一瞬時，電路中任一個節(jié)點上電流的代數(shù)和等于零?？讼：煞螂娏鞫赏ǔ?yīng)用于節(jié)點，但也可以把它推廣應(yīng)用于包圍部分電路的任一假設(shè)的閉合面，如圖12-3所示，IA+IB+IC=0。12.1電路的組成及其基本分析方法【例12-1】圖12-4表示某復(fù)雜電路中的一個節(jié)點a。已知I1=-6A，I2=3A，I3=8A，假設(shè)通過R的電流I4的參考方向如圖所示，試求通過R的電流I4?！窘狻扛鶕?jù)克希荷夫電流定律列出電流方程為：∑I入=I1+I4=∑I出=I2+I3I4=I2+I3-I1=3+8-(-6)=17(A)I4為正值，表明與假設(shè)的參考方向相同，通過R的電流I4的實際方向是流入a點的。12.1電路的組成及其基本分析方法（2）克希荷夫電壓定律（KVL）克希荷夫電壓定律指出：在任一瞬時，沿電路任一回路順時針或逆時針繞行一周，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零（一般取電位升為正，電位降為負），或電位升等于電位降。即

∑U=0或∑U升=∑U降12.1電路的組成及其基本分析方法【例12-2】在圖12-5中，E1=50V，E2=100V，E3=25V，R1=15Ω，R2=15Ω，R3=10Ω，R4=10Ω，求回路中的電流?！窘狻考僭O(shè)回路繞行方向為順時針，回路電流為I，回路電流的參考方向也為順時針。根據(jù)KVL列出方程如下：∑U升=∑U降E1+E2=R1I+R2I+E3+R4I+R3I解得：I=(E1+E2-E3)/(R1+R2+R3+R4)=(50+100-25)/(15+15+10+10)=2.5(A)12.1電路的組成及其基本分析方法12.1電路的組成及其基本分析方法圖12-2復(fù)雜電路Back12.1電路的組成及其基本分析方法圖12-3KCL的擴展應(yīng)用Back12.1電路的組成及其基本分析方法圖12-4例12-1圖Back12.1電路的組成及其基本分析方法圖12-5例12-2圖Back1電阻的串聯(lián)(圖12-6)如果多個電阻順序相聯(lián)，并且在這些電阻中通過同一電流，這樣的聯(lián)結(jié)方式稱為電阻的串聯(lián)。串聯(lián)等效電阻的計算公式為：

R=R1+R2+…+Rn12.1電路的組成及其基本分析方法12.1.5電路的分析計算方法12.1.5.1電阻的串并聯(lián)2電阻的并聯(lián)(圖12-7)如果多個電阻聯(lián)結(jié)在兩個公共的節(jié)點之間，每個電阻上施加同一電壓，這樣的聯(lián)結(jié)方式稱為電阻的并聯(lián)。并聯(lián)等效電阻的計算公式為：

1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn12.1電路的組成及其基本分析方法12.1電路的組成及其基本分析方法圖12-6電阻的串聯(lián)Back12.1電路的組成及其基本分析方法圖12-7電阻的并聯(lián)Back支路電流法計算電路的步驟為：（1）標(biāo)出各支路電流的方向。如果不能確定電流的實際方向，可先任意假設(shè)一個方向。最后根據(jù)計算得到的電流值是正還是負，判別實際方向與假設(shè)方向一致或相反。（2）根據(jù)克希荷夫電流定律，對n個節(jié)點列出（n-1）個獨立的電流方程式。所謂獨立的電流方程，一般是指在方程中至少包含一個在其他方程中沒有出現(xiàn)過的新支路電流。12.1電路的組成及其基本分析方法12.1.5.2支路電流法（3）根據(jù)克希荷夫電壓定律，對各回路列出b-（n-1）個獨立的電壓方程式。獨立的電壓方程數(shù)等于電路的網(wǎng)孔數(shù)。網(wǎng)孔是指內(nèi)部不包含其他支路的回路。具有b個支路、n個節(jié)點的電路中，網(wǎng)孔數(shù)為b-（n-1）個。（4）解聯(lián)立方程組，求出各未知的支路電流。上面根據(jù)克希荷夫電流定律和電壓定律一共可列出（n-1）+［b-（n-1）］＝b個獨立方程，所以能解出b個支路電流。12.1電路的組成及其基本分析方法【例12-3】試求圖12-8所示電路的各支路電流?！窘狻吭陔娐穲D中標(biāo)出電流和回路繞行方向，根據(jù)KCL與KVL列出方程為：對節(jié)點A:I1+I2=I3對回路1:E1=R1I1+R3I3對回路2:E2=R2I2+R3I3將已知數(shù)據(jù)代入上面的方程，得：I1+I2-I3=0I1+4I3=12I2+4I3=6解聯(lián)立方程組得：I1=4AI2=-2AI3=2A12.1電路的組成及其基本分析方法12.1電路的組成及其基本分析方法圖12-8例12-3圖Back12.2單相交流電路大小和方向均隨時間作周期性變化且平均值為零的電動勢、電壓和電流統(tǒng)稱為交流電。交流電的波形可以為正弦、三角形或矩形等。其中隨時間作正弦規(guī)律變化的電動勢、電壓和電流，稱為正弦交流電，正弦交流電流的波形如圖12-9所示。正弦交流電的瞬時值可用正弦函數(shù)表示，如圖12-9所示正弦交流電流可表示為：

i=Imsin(ωt+φ)(12-6)角頻率、幅值和初相位稱為正弦電量的三要素。12.2.1正弦交流電的三要素1頻率、周期與角頻率正弦交流電作周期性變化一次所需的時間稱為周期T，單位是秒(s)。每秒內(nèi)變化的次數(shù)稱為頻率f，其單位是赫茲（Hz）。正弦交流電每秒內(nèi)變化的電角度稱為角頻率ω，其單位是弧度／秒（rad／s）。顯然，頻率、周期與角頻率的關(guān)系為

ω=2πf=2π/T12.2單相交流電路2幅值與有效值正弦交流電在任一瞬間的值稱為瞬時值，用小寫字母來表示，如i、u、e分別表示電流、電壓、電動勢的瞬時值。瞬時值中最大的值稱為幅值或最大值，用帶下標(biāo)m的大寫字母來表示，如Im、Um和Em分別表示電流、電壓和電動勢的幅值。當(dāng)一個直流電流和一個交流電流在該交流電的一個周期內(nèi)通過相同的電阻產(chǎn)生的熱量相等時的該直流電流值稱為該交流電流的有效值。12.2單相交流電路12.2單相交流電路3相位、初相位與相位差交流電的頻率、周期與角頻率要素表示交流電變化的快慢，交流電的幅值與有效值要素表示交流電的大小，表示交流電變化的起點的要素就是相位、初相位。以交流電流i=Imsin(ωt+φ)為例，我們把(ωt+φ)稱為正弦交流電的相位角或相位，t=0時的相位角即φ，稱為初相角或初相位，簡稱初相。初相位的取值范圍一般規(guī)定為-π≤φ≤π。12.2單相交流電路對于兩個同頻率正弦交流電的相位角之差，稱為相位差。設(shè)兩個同頻率正弦交流電流分別為：

i1=Im1sin(ωt+φ1),i2=Im2sin(ωt+φ2)則i1、i2的相位差φ=(ωt+φ1)-(ωt+φ2)=φ1-φ2，即兩個同頻率正弦交流電的相位差就是它們的初相位之差。在相位差滿足-π≤φ≤π時，若φ＞0，稱電流i1超前電流i2φ角；若φ＜0，稱電流i1滯后電流i2φ角；若φ=0，稱電流i1和電流i2同相位，簡稱同相；若φ=±π，稱電流i1和電流i2反相位，簡稱反相。12.2單相交流電路在圖12-10（a）中，電流i1超前電流i2φ角，或稱電流i2滯后電流i1φ角；在圖12-10（b）中，電流i1和電流i2同相位，電流i1和電流i3反相位，電流i2和電流i3反相位。12.2單相交流電路12.2單相交流電路圖12-9正弦交流電流的波形Back12.2單相交流電路圖12-10用波形圖表示的相位差Back設(shè)正弦交流電壓u=Umsin(ωt+φ)，其波形如圖12-11所示。在直角坐標(biāo)系中，以坐標(biāo)原點O為中心，作逆時針方向旋轉(zhuǎn)的向量。向量的長度為電壓的最大值Um，旋轉(zhuǎn)的角速度為ω，t＝0時向量與橫軸的夾角φ為正弦交流電壓的初始角。這個向量在縱軸上的投影即為該電壓的瞬時值。t＝0時，u0=Umsinφ；t＝t1時，u1=Umsin(ωt1+φ)，向量與橫軸的夾角為(ωt1+φ)。這樣，用旋轉(zhuǎn)向量既能表示正弦交變量的三要素（幅值、角頻率、初相位），又能表達出正弦交變量的瞬時值。所以用旋轉(zhuǎn)向量可以完善地表示正弦交流電。12.2單相交流電路12.2.2正弦交流電的相量表示12.2單相交流電路圖12-11用相量表示正弦交流電Back1純電阻電路在交流電路中常常遇到照明白熾燈、電阻爐、電烙鐵等電阻性負載，它們的電阻在電路中起主要作用，電感、電容的影響很小，可以忽略，這種電路稱為純電阻電路，如圖12-13所示。12.2單相交流電路12.2.3單一參數(shù)的交流電路（1）電壓與電流的關(guān)系在交流電路中電壓和電流的方向是不斷變化的，為了分析方便起見，假定電壓和電流的正方向如圖12-13(a)所示，并且假定電壓的初相角為0，即以電壓作為參考矢量，則設(shè)加在負載電阻R兩端的正弦交流電壓為

u=√2Usinωt式中U為電壓有效值，由歐姆定律可得電路的電流瞬時值為

i=u/R=√2U/Rsinωt=2Isinω12.2單相交流電路12.2單相交流電路上式表明，通過電阻的電流和加在電阻兩端的電壓具有相同的頻率和相位，且電流與電壓的有效值滿足歐姆定律，即有效值：I=U/R相位：同相位（相位差φ=0）將電壓、電流用相量表示為電阻電路中電壓、電流的波形圖和相量圖如圖12-13(b)、（c）所示。（2）功率關(guān)系在交流電阻電路中，由于電壓和電流隨時間按正弦規(guī)律變化，電阻R上每一瞬間所消耗的功率P稱為瞬時功率。它等于瞬時電壓u和瞬時電流i的乘積，可表示為

p=ui=2UIsin2ωt=UI(1-cos2ωt)由上式可見，p是由兩部分組成的，第一部分是常數(shù)UI；第二部分是幅值UI，并以2ω的角頻率隨時間而變化的交變量UIcos2ωt，瞬時功率變化曲線如圖12-13（d）所示。12.2單相交流電路瞬時功率在一個周期內(nèi)的平均值，稱為平均功率或有功功率P，即

P=UI=I2R式中,U、I均為正弦電壓、電流的有效值，平均功率的單位為瓦（W）或千瓦（kW）。電阻電路中消耗的電能量為

W=Pt=UIt=I2Rt12.2單相交流電路【例12-4】一單相220V、1000W的電爐，接在50Hz、220V的交流電源上，試求電爐的電阻、電流和使用8h消耗的電能是多少度?【解】電爐的電阻R=U2/P=2202/1000=48.4(Ω)電爐的電流I=P/U=1000/220=4.55(A)消耗的電能W=Pt=1000×8=8(kW·h)12.2單相交流電路2純電感電路（1）電壓與電流的關(guān)系將電感線圈接入正弦交流電路中，因為電流是交變的，所以線圈中會產(chǎn)生自感電動勢eL。交流電壓u、電流i和自感電動勢eL的正方向如圖12-14(a)所示。設(shè)通過電感線圈L的電流為i=√2Isinωt根據(jù)電磁感應(yīng)定律，線圈上產(chǎn)生的自感電動勢為eL=-Ldi/dt12.2單相交流電路當(dāng)電感線圈的電阻忽略不計時，自感電動勢eL必與外加電壓u相平衡，因此電壓、電流的瞬時值關(guān)系為

u=-eL=Ldi/dt=2ωLIsin(ωt+90°)=2Usin(ωt+90°)上式表明，通過線圈的電流與電源電壓、自感電動勢具有相同的頻率。但是它們的相位不同，電流滯后電壓90°（即1/4周期），自感電動勢與外加電壓是相平衡的，任何時刻都是大小相等，方向相反，其波形圖和相量圖如圖12-14（b）、（c）所示。它們的關(guān)系式為有效值:U=ωLI=2πfLI=XLI相位:電壓超前電流90°（相位差φ=90°）12.2單相交流電路12.2單相交流電路（2）功率關(guān)系電感電路的瞬時功率等于電壓、電流瞬時值的乘積，即

p=ui=2UIsin（ωt+90°）sinωt=UIsin2ωt由上式可見，瞬時功率的幅值為UI，而角頻率為電壓、電流角頻率的兩倍。瞬時功率的變化曲線如圖12-14（d）所示。在一個周期內(nèi)的平均功率（或稱有功功率）為【例12-5】正弦交流電源電壓U=220V，f=50Hz，接上電感線圈的電感L=0.05H，電阻可忽略不計。試求通過線圈中的電流I、有功功率P和無功功率QL為多少？【解】XL=ωL=2πfL=2π×50×0.05≈15.71(Ω)I=U/XL=220/15.71≈14.0(A)P=0QL=UI=220×14=3080(var)12.2單相交流電路3純電容電路（1）電壓與電流的關(guān)系將電容接入正弦交流電路中，因為電源電壓u是交變的，所以電容器極板上的電荷也是交變的（Q=CU），即電容器作周期性的充放電，因而在電路中就形成了電流i，它們的正方向如圖12-5（a）所示。設(shè)電源電壓u=√2Usinωt，則電流為i=Cdu/t=Cd(√2Usinωt)/dt=√2UωCsin(ωt+90°)=√2Isin(ωt+90°)12.2單相交流電路上式表明，在電容電路中，電流i和電壓u具有相同的頻率，在相位關(guān)系上，電流超前電壓90°（即1/4周期），其波形圖和相量圖如圖12-15（b）、（c）所示。它們的關(guān)系式為有效值:I=UωC=U2πfC=U/XC相位:電壓滯后電流90°（相位差φ=-90°）12.2單相交流電路12.2單相交流電路2）功率關(guān)系電容電路的瞬時功率為

p=ui=2UIsin(ωt+90°)=UIsin2ωt由上式可見，瞬時功率幅值為UI，而角頻率為電壓、電流角頻率的兩倍，瞬時功率的變化曲線如圖12-15（d）所示在一個周期內(nèi)的平均功率（有功功率）為這種交換能量的規(guī)?？梢杂脽o功功率QC表示，其關(guān)系為

QC=UI=U2/XC=I2XC【例12-6】將一個2μF的電容器接在220V、50Hz的正弦交流電源上，試求通過電容器的電流I、有功功率P和無功功率QC為多少？【解】XC=1/(ωC)=1/(2πfC)=1/(2π×50×2×10-6)≈1591.55(Ω)I=U/XC=220/1591.55≈0.14(A)P=0QC=UI=220×0.14=30.8(var)12.2單相交流電路12.2單相交流電路圖12-13純電阻電路（a）電路圖；（b）電壓電流波形圖;（c）相量圖;（d）功率曲線Back12.2單相交流電路圖12-13純電阻電路（a）電路圖；（b）電壓電流波形圖;（c）相量圖;（d）功率曲線Back12.2單相交流電路圖12-13純電阻電路（a）電路圖；（b）電壓電流波形圖;（c）相量圖;（d）功率曲線Back12.2單相交流電路圖12-13純電阻電路（a）電路圖；（b）電壓電流波形圖;（c）相量圖;（d）功率曲線Back12.2單相交流電路圖12-14純電感電路（a）電路圖；（b）電壓、電流波形圖；（c）相量圖；（d）功率曲線Back12.2單相交流電路圖12-14純電感電路（a）電路圖；（b）電壓、電流波形圖；（c）相量圖；（d）功率曲線Back12.2單相交流電路圖12-14純電感電路（a）電路圖；（b）電壓、電流波形圖；（c）相量圖；（d）功率曲線Back12.2單相交流電路圖12-15純電容電路（a）電路圖；（b）電壓、電流波形圖；（c）相量圖；（d）功率曲線Back12.2單相交流電路圖12-15純電容電路（a）電路圖；（b）電壓、電流波形圖；（c）相量圖；（d）功率曲線Back12.2單相交流電路圖12-15純電容電路（a）電路圖；（b）電壓、電流波形圖；（c）相量圖；（d）功率曲線Back12.2單相交流電路1電流和電壓的關(guān)系

如圖12-16(a）所示，電路中的電阻R和電感L均通過同一電流，如果電源電壓u為正弦交流量，則電流i與電阻上的電壓uR、電感上的電壓uL均為同頻率的正弦交流量。根據(jù)克希荷夫電壓定律（KVL）可以得到：

u=uR+uL用相量表示為12.2.4

RL串聯(lián)的交流電路12.2單相交流電路以電流為參考相量畫相量如圖12-17，得電流滯后于電壓一個φ角。由數(shù)學(xué)分析可知2功率關(guān)系（1）瞬時功率由上面電流和電壓的關(guān)系分析，設(shè)i=Imsinωt=√2Isinωt，則u=Umsin(ωt+φ)=√2Usin(ωt+φ)，故瞬時功率為

p=ui=2UIsinωtsin(ωt+φ)=UIcosφ(1-2cos2ωt)+UIsinφsin2ωt12.2單相交流電路（2）有功功率即平均功率，用P表示。因為電感不消耗有功功率，只進行無功交換；而電阻不進行無功交換，只消耗有功功率，所以RL串聯(lián)的交流電路的有功功率等于電阻上消耗的功率，即

P=I2R=URI或P=UIcosφ（3）無功功率同理，RL串聯(lián)的交流電路的無功功率等于電感與電源交換的無功功率，即Q=ULI=I2XL=UIsinφ12.2單相交流電路12.2單相交流電路（4）視在功率在RL串聯(lián)的交流電路中，電阻消耗有功功率，電感與電源交換無功功率。換言之，RL串聯(lián)的交流電路既消耗有功功率又占有電源功率。將電源對此電路表現(xiàn)出的功率稱為視在功率，它等于電流、電壓有效值之乘積，用S表示，單位為V·A或kV·A?！纠?2-7】一個電感線圈，L=25.5mH，電阻R=6Ω，接于電壓220V的交流電源上，求電路中的電流I、有功功率、無功功率和視在功率?！窘狻縓L=2πfL=2×3.14×50×25.5×10-3=8(Ω)|Z|=10(Ω)根據(jù)歐姆定律I=U/|Z|=220/10=22(A)cosφ=R/|Z|=6/10=0.6有功功率為P=UIcosφ=220×22×0.6=2904(W)無功功率為Q=UIsinφ=220×22×0.8=3872(var)視在功率為S=UI=220×22=4840(V·A)12.2單相交流電路12.2單相交流電路Back圖12-16RL串聯(lián)電路(a)電路圖;(b)曲線圖12.2單相交流電路Back圖12-17RL串聯(lián)電路的相量圖12.3三相交流電路三相交流電源是由三個頻率相同、大小相等、彼此之間具有120°相位差的對稱三相電動勢組成的，一般稱為對稱三相電源。對稱三相電動勢是由三相交流發(fā)電機產(chǎn)生的，對用戶來說也可看成是變壓器提供的。不管發(fā)電機還是變壓器，三相電源都是由三相繞組直接提供的。每相繞組的始端標(biāo)為A、B、C，而末端標(biāo)為X、Y、Z。AX、BY、CZ分別稱為A相、B相和C相繞組。在三個繞組中分別產(chǎn)生頻率相同、幅值相等、相位互差120°的三個正弦交變電動勢eA、eB、eC，稱為對稱三相電動勢。12.3.1三相交流電源12.3三相交流電路每相電動勢的正方向規(guī)定為從每相繞組的末端指向始端。若以A相電動勢作為參考相量（初相位等于零），則對稱三相電動勢的瞬時表達式為：eA=Emsinωt

eB=Emsin(ωt-120°)

eC=Emsin(ωt+120°)三相電動勢用相量表示為12.3三相交流電路三相電動勢的波形圖及相量圖如圖12-18所示。三相電動勢依次達到正的最大值的先后順序稱為相序。圖12-19中三相電動勢的相序為A→B→C。從圖中還可知，三相電動勢的瞬時值之和或相量和都等于零，即

eA+eB+eC=012.3三相交流電路1三相電源的星形聯(lián)結(jié)如果把三相繞組的三個末端X、Y、Z接在一起形成一個公共點，稱為中性點或零點，用字母N表示，而把三相繞組的三個始端引出，或?qū)⒅行渣c和三個始端一起引出向外供電，這種聯(lián)結(jié)方法稱為星形聯(lián)結(jié)，如圖12-19（a）所示。三相電源星形聯(lián)結(jié)時，線電壓相量與相電壓相量之間的關(guān)系，可利用克希荷夫電壓定律分析運算得到由上述公式可見，在數(shù)值上線電壓是相電壓的√3倍（Ul=√3UP），在相位上線電壓比對應(yīng)的相電壓超前30°。由于相電壓是三相對稱電壓，線電壓也是對稱電壓。星形聯(lián)結(jié)時，三相電源的相電壓與線電壓的相量圖如圖12-19（b）所示。12.3三相交流電路2三相電源的三角形聯(lián)結(jié)三相繞組也可以按順序?qū)⑹级伺c末端依次聯(lián)結(jié)，組成一個閉合三角形，由三個聯(lián)結(jié)端點向外引出三條導(dǎo)線供電，這種接法稱為三角形聯(lián)結(jié)。三相電源三角形聯(lián)結(jié)時，線電壓等于相應(yīng)的相電壓，電源只能提供一種電壓。12.3三相交流電路12.3三相交流電路圖12-18三相電動勢的波形圖及相量圖Back12.3三相交流電路圖12-19三相電源的星形聯(lián)結(jié)Back12.3三相交流電路圖12-19三相電源的星形聯(lián)結(jié)Back12.3三相交流電路圖12-19三相電源的星形聯(lián)結(jié)Back負載接到三相電路中必須注意負載的類型和工作額定電壓值，根據(jù)其額定工作電壓接上三相電源的相電壓或者線電壓。有的負載為單相負載，只需單相交流電源，例如白熾燈、單相異步電動機等。一般家用電器均使用220V的單相交流電源，由三相四線制電源的相電壓供電。有的負載本身就是三相負載，例如三相異步電動機等，一般工作額定電壓為380V，必須接上三相電源的線電壓才能工作。12.3三相交流電路12.3.2三相負載的聯(lián)結(jié)與計算12.3三相交流電路1負載星形聯(lián)結(jié)的三相電路負載星形聯(lián)結(jié)的三相電路如圖12-20（a）所示，由三相四線制電源供電。三相負載的阻抗分別為ZA、ZB、ZC，電壓和電流的正方向都在圖中標(biāo)示。三相電路中的電流分為相電流和線電流，每相負載中的電流IP稱為相電流，每根火線中的電流Il稱為線電流。在負載為星形聯(lián)結(jié)時，相電流即為線電流，即IP=Il，各相負載中電流的有效值為各相負載中相電流與相電壓的相位差為φA=arctanXA/RA,φB=arctanXB/RB,φC=arctanXC/RC根據(jù)克希荷夫電流定律，中線內(nèi)的電流為

iN=iA+iB+iC如果三相負載是對稱的，即XA=XB=XC=X，RA=RB=RC=R，則三相負載的各相電流大小相等，相電流與相電壓之間的相位差也相等，三個電流的相量和為零，如圖12-20（b）所示，所以中線內(nèi)的電流為零，可分別表示為12.3三相交流電路12.3三相交流電路

在三相負載對稱的情況下，既然中線中沒有電流通過，那么可以省去中線，形成沒有中線的三相電路，稱為三相三線制電路?！纠?2-8】有一臺三相異步電動機的繞組星形聯(lián)結(jié)，由線電壓Ul為380V的對稱三相50Hz交流電源供電，若電動機在額定功率運行時，每相繞組的電阻R為6Ω，感性電抗XL為8Ω，求在額定功率運行時電動機的相電流和線電流?！窘狻坑嬎阆嚯妷篣PUP=Ul/√3=380/√3=220（V）每相負載阻抗為|Z|=√R2+XL2=10(Ω)星形聯(lián)結(jié)線電流與相電流相等，為Il=IP=UP/|Z|=220/10=22(A)12.3三相交流電路12.3三相交流電路2負載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路負載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路如圖12-21（a）所示，各相負載阻抗分別為ZAB、ZBC、ZCA。三相負載直接接在電源的線電壓上，所以負載的相電壓等于電源的線電壓，即UP=Ul，負載的相電壓也是對稱的，其電壓和電流正方向已在圖中標(biāo)示。各相負載的相電流有效值為12.3三相交流電路如果XAB、XBC、XCA分別為三相負載的電抗值，RAB、RBC、RCA分別為三相負載的電阻值，則各相負載中相電流與相電壓的相位差為φAB=arctanXAB/RAB,φBC=arctanXBC/RBC,φCA=arctanXCA/RCA根據(jù)克希荷夫電流定律，三角形聯(lián)結(jié)的三相電路中，端線的線電流IA、IB、IC與相電流IAB、IBC、ICA的相量關(guān)系為：12.3三相交流電路當(dāng)三相負載對稱時，其阻抗和相電流與相電壓的相位差是相等的，即又因為三相線電壓對稱相等，所以三相負載的相電流也對稱相等，即

IAB=IBC=ICA=IP=UP/|Z|12.3三相交流電路三相對稱負載作三角形聯(lián)結(jié)時，各電流、電壓相量圖如圖12-21（b）所示。根據(jù)相量圖可以求得線電流IA和相電流IAB的關(guān)系，即或用一般表達為【例12-9】某三相負載，每相額定工作電壓為380V，每相阻抗為38Ω，三相電源的線電壓為380V，問電源與負載的相聯(lián)結(jié)的方法是什么？并求出負載的相電流和線電流。【解】根據(jù)負載每相的額定工作電壓和電源電壓，三相負載應(yīng)采用三角形聯(lián)結(jié)。由于負載是對稱的，所以各相相電流和線電流也是對稱的。負載相電流為IP=UP/|Z|=380/38=10(A)負載線電流為Il=√3IP=√3×10=17.32(A)12.3三相交流電路12.3三相交流電路圖12-20負載星形聯(lián)結(jié)（a）三相電路；（b）相量圖Back12.3三相交流電路圖12-20負載星形聯(lián)結(jié)（a）三相電路；（b）相量圖Back12.3三相交流電路圖12-21負載三角形聯(lián)結(jié)（a）三相電路；（b）相量圖Back12.3三相交流電路圖12-21負載三角形聯(lián)結(jié)（a）三相電路；（b）相量圖Back在三相交流電路中，不論負載是星形聯(lián)結(jié)還是三角形聯(lián)結(jié)，三相負載所消耗的總有功功率P為各相負載消耗的有功功率之和，即P=PA+PB+PC=UAIAcosφA+UBIBcosφB+UCICcosφC在三相對稱電路中，各相的相電壓、相電流和相功率因數(shù)都相等，因此各相功率也相等，三相總有功功率為

P=3UPIPcosφ12.3三相交流電路12.3.3三相電路的功率通常對稱三相負載銘牌上所標(biāo)出的是額定線電壓和線電流.同理可以推導(dǎo)出三相電路中的總無功功率為各相負載的無功功率之和，即

Q=QA+QB+QC=UAIAsinφA+UBIBsinφB+UCICsinφC三相對稱電路的總無功功率為

Q=3UPIPsinφ=√3UlIlsinφ總視在功率為

S=3UPIP=√3UlIl12.3三相交流電路12.3三相交流電路

三種功率之間的關(guān)系為

P=ScosφQ=Ssinφ【例12-10】三相交流電源星形聯(lián)結(jié)，線電壓Ul=380V，有一個對稱三相負載，各相電阻R=6Ω，感抗XL=8Ω，試求負載作星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)時的線電流Il、相電流IP和三相有功功率PY、P△，并作比較?！窘狻浚?）對稱負載星形聯(lián)結(jié)時|Z|=10Ωφ=arctanXL/R=arctan8/6≈53.1°Il=IP=UP/|Z|≈22(A)PY=8.38(kW)（2）對稱負載三角形聯(lián)結(jié)時IP=UP/|Z|=380/10=38(A)Il=√3IP=65.8(A)P△=√3UlIlcosφ=26(kW)12.3三相交流電路（3）分析比較在同一電源電壓下，同一負載作三角形聯(lián)結(jié)時，線電流是星形聯(lián)結(jié)時的3倍；三角形聯(lián)結(jié)時相電壓是星形聯(lián)結(jié)時的√3倍；三角形聯(lián)結(jié)時有功功率是星形聯(lián)結(jié)的3倍。12.3三相交流電路

變壓器的電磁感應(yīng)部分包括電路和磁路兩部分。電路又有一次電路與二次電路之分。各種變壓器由于工作要求、用途和型式不同，外形結(jié)構(gòu)不盡相同，但是它們的基本結(jié)構(gòu)都是由鐵心和繞組組成的。鐵心是磁通的通路，它是用導(dǎo)磁性能好的硅鋼片沖剪成一定的尺寸，并在兩面涂以絕緣漆后，按一定規(guī)則疊裝而成。12.4變壓器12.4.1單相變壓器12.4.1.1變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)可分為心式和殼式兩種，如圖12-22所示。心式變壓器繞組安裝在鐵心的邊柱上，制造工藝比較簡單，一般大功率的變壓器均采用此種結(jié)構(gòu)。殼式變壓器的繞組安裝在鐵心的中柱上，線圈被鐵心包圍著，所以它不需要專門的變壓器外殼，只有小功率變壓器采用此種結(jié)構(gòu)。繞組是電流的通路。小功率變壓器的繞組一般用高強度漆包線繞制，大功率變壓器的繞組可以采用有絕緣的扁形銅錢或鋁線繞制。繞組分為高壓和低壓繞組。高壓繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線細；低壓繞組匝數(shù)少，導(dǎo)線粗。12.4變壓器12.4變壓器圖12-22心式和殼式變壓器(a)心式變壓器；(b)殼式變壓器；(c)單相變壓器的符號Back單相變壓器有兩個繞組，其中一個繞組接交流電源，叫做一次繞組（又叫原繞組、初級繞組），匝數(shù)為N1，另一個繞組接負載，叫做二次繞組（又叫副繞組、次級繞組），匝數(shù)為N2。若將變壓器的一次繞組接交流電源，二次繞組開路不接負載，這種運行方式叫做變壓器的空載運行，如圖12-23所示。12.4變壓器12.4.1.2變壓器的工作原理當(dāng)一次繞組接上交流電壓U1時，繞組中有空載電流I0流過。在鐵心中產(chǎn)生磁場，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，交變的主磁通必然在一次、二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E1、E2。當(dāng)變壓器空載運行時，忽略一次繞組的電阻、漏磁通和鐵耗的影響，則它們在數(shù)值上分別為：

U1=E1=4.44fN1ΦmU2=E2=4.44fN2Φm電壓比K則為

K=U1/U2=E1/E2=N1/N212.4變壓器2變壓器的負載運行當(dāng)變壓器的一次繞組接交流電源，二次繞組兩端接上負載時，稱為變壓器的負載運行，如圖12-24所示。變壓器的二次繞組接上負載ZL之后，由于電動勢E2的作用，在二次繞組中便有電流I2流過，I2的大小和相位決定于負載阻抗的大小和性質(zhì)，因此稱為負載電流。根據(jù)能量守恒定律，忽略損耗，S1=U1I1≈U2I2=S2，所以一次、二次電流的關(guān)系為：

I1/I2≈U2/U1=N2/N1=1/K12.4變壓器【例12-11】某變壓器的一次繞組電壓220V，匝數(shù)N1為825匝，二次繞組電壓36V，純電阻負載為60W的白熾燈泡。試求二次繞組的匝數(shù)N2和接負載時一、二次繞組中的電流I1、I2?！窘狻浚?）二次繞組的匝數(shù)N2=U2/U1N1=36/220×825=135(匝)（2）負載電燈泡為純電阻負載接負載時二次繞組電流為I2=P/U2=60/36=1.67(A)一次繞組電流為I1=N2/N1I2=135/825×1.67=0.27(A) 12.4變壓器12.4變壓器圖12-23單相變壓器空載運行Back12.4變壓器圖12-24單相變壓器負載運行Back三相變壓器可以看成三個單相變壓器組合，結(jié)構(gòu)、原理與單相變壓器類似，三個繞組可以接成星形或三角形。三相電力變壓器外形如圖12-25所示。變壓器的外殼上的銘牌標(biāo)注以下內(nèi)容：（1）型號例如：SL7—630/10，表示為三相油浸自冷鋁線變壓器，設(shè)計序號為7，額定容量為630kV·A，高壓側(cè)額定電壓等級為10kV。12.4變壓器12.4.2三相電力變壓器（2）額定電壓U1N/U2N一次額定電壓U1N是指加到一次繞組上的電源線電壓額定值。二次額定電壓U2N是指當(dāng)一次繞組所接電壓為額定值、分接開關(guān)位于額定分接頭上，變壓器空載時，二次繞組的線電壓，單位為kV或V。（3）額定電流I1N/I2N指一、二次繞組的線電流，可根據(jù)額定容量和額定電壓計算出電流值，單位為A。12.4變壓器（4）額定容量SN額定容量是變壓器在額定工作狀態(tài)下輸出的視在功率，單位為kV·A或V·A。單相變壓器SN=U2NI2N三相變壓器SN=3U2NI2N（5）額定頻率fN指變壓器一次繞組所加電壓的額定頻率，額定頻率不同的變壓器是不能替換使用工作的。國產(chǎn)電力變壓器的額定頻率均為50Hz。12.4變壓器

變壓器銘牌上還標(biāo)明阻抗電壓、聯(lián)結(jié)組別、油重、器身重、總重、絕緣材料的耐熱等級及各部分允許溫升等。12.4變壓器12.4變壓器圖12-25三相電力變壓器外形圖Back

互感器是電力系統(tǒng)中供測量和保護用的設(shè)備。在測量高電壓、大電流時，使測量儀表和測量人員與其隔離，以保證人員與儀表的安全，并且擴大測量儀表的量程范圍。它們也是利用電磁感應(yīng)原理工作的，可分為電壓互感器和電流互感器兩種類型。12.4變壓器12.4.3特殊用途的變壓器1電壓互感器電壓互感器相當(dāng)于一臺降壓變壓器，將高壓線路的電壓轉(zhuǎn)換為低電壓進行測量或作為控制信號。其測量原理和接線圖如圖12-26所示。由于電壓互感器二次側(cè)的負載通常是高阻抗的電壓表或繼電器的電壓線圈，因此電流很小，接近空載狀態(tài)，即電壓互感器的工作情況相當(dāng)于變壓器的空載運行。電壓互感器一、二次側(cè)電壓的關(guān)系為：

KU=U1/U2=N1/N212.4變壓器2電流互感器電流互感器又叫變流器。在測量高電壓線路的電流時，為了測量人員的安全，要使用電流互感器將電流表與高電壓隔離開。在測量大電流時，使用電流互感器將大電流變?yōu)樾‰娏骱筮M行測量或保護。

圖12-27為電流互感器的測量原理和接線圖。電流互感器一、二次側(cè)電流的關(guān)系為：

Ki=I1/I2=N2/N112.4變壓器3電焊變壓器在建筑施工中，鋼筋、鋼梁、鋼管的連接等經(jīng)常需要進行焊接加工，如電弧焊、點焊、縫焊和對焊，通常以電弧焊為主。電弧焊接的電源設(shè)備有兩類，即直流電焊機和交流電焊機。應(yīng)根據(jù)被焊工件的材質(zhì)、板厚、接頭形式和綜合經(jīng)濟指標(biāo)，選擇合適的焊接方法及相應(yīng)的焊機。交流電焊機主要由一個電焊變壓器和一個可變電抗器組成，如圖12-28所示。12.4變壓器12.4變壓器圖12-26電壓互感器測量高電壓（a）原理圖;（b）接線圖Back12.4變壓器圖12-27電流互感器（a）原理圖;（b）接線圖Back12.4變壓器圖12-28交流電焊機Back

電動機是根據(jù)電磁感應(yīng)原理，將電能轉(zhuǎn)換為機械能的機器，通常又稱作馬達。電動機的種類很多，它可分為直流電動機和交流電動機兩大類。直流電動機雖然具有調(diào)速性能好和起動轉(zhuǎn)矩大等特點，但由于直流電源不易獲得，所以直流電動機除在一些特殊要求的場合中使用外，應(yīng)用不太廣泛。交流電動機又可分為同步電動機和異步電動機。12.5三相異步電動機異步電動機基本結(jié)構(gòu)是由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子和轉(zhuǎn)子之間留有一定的氣隙，此外還有端蓋、軸承及風(fēng)扇等部件，其外形和結(jié)構(gòu)如圖12-29所示。1定子異步電動機的定子由定子鐵心、定子繞組和機座三部分組成。定子鐵心是由很薄的硅鋼片經(jīng)過沖剪、涂絕緣漆后疊壓而成。12.5三相異步電動機12.5.1三相異步電動機的結(jié)構(gòu)定子繞組一般由絕緣銅線或鋁線繞成。接線柱的布置如圖12-30所示。將接線柱上的連接銅片進行適當(dāng)?shù)倪B接，就可以使三相定子繞組接成星形或三角形，以滿足異步電動機不同運行工作狀態(tài)時對繞組不同接法的要求。機座的主要作用是固定定子鐵心和端蓋。中、小型機座采用鑄鐵制成；小機座也有的用鋁合金壓鑄而成。考慮不同安裝場合的要求，機座的基本安裝結(jié)構(gòu)形式有機座帶底腳或不帶底腳，端蓋有凸緣或無凸緣等形式，分別適合臥式或立式安裝。12.5三相異步電動機2轉(zhuǎn)子異步電動機的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵心也是由很薄的硅鋼片疊合而成，在外圓表面上有許多均勻分布的槽，槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組分為鼠籠式和繞線式兩種。（1）鼠籠式轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)都有裸銅（或鋁）導(dǎo)條，在伸出鐵心兩端的槽口處用兩個端環(huán)把所有導(dǎo)條都連接起來，使所有銅（或鋁）導(dǎo)條短路（故端環(huán)又稱短路環(huán)），由此構(gòu)成了鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組。如果去掉鐵心，整個繞組的形狀就像一個“鼠籠”，如圖12-31所示。12.5三相異步電動機（2）繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子與鼠籠式轉(zhuǎn)子相似，但是它用絕緣導(dǎo)線放置在轉(zhuǎn)子鐵心的槽內(nèi)，接成三相對稱繞組，通常把該三相繞組的末端連結(jié)在一起，首端的引線分別接到轉(zhuǎn)軸上的三個互相絕緣的銅環(huán)（稱為集電環(huán)、滑環(huán)）上，再通過電刷把電流引出，與外接的變阻器接通，以便對電動機進行起動或調(diào)速，如圖12-32所示。12.5三相異步電動機12.5三相異步電動機圖12-29異步電動機的外形和結(jié)構(gòu)Back12.5三相異步電動機圖12-30定子繞組的布置與連接（a）接線柱的布置；（b）星形連接；（c）三角形連接Back12.5三相異步電動機圖12-31鼠籠式轉(zhuǎn)子（a）鼠籠；（b）鼠籠式轉(zhuǎn)子；（c）鑄鋁轉(zhuǎn)子Back12.5三相異步電動機圖12-32繞線式轉(zhuǎn)子Back1旋轉(zhuǎn)磁場三相異步電動機定子具有對稱分布的三相定子繞組，接入三相交流電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與電源的頻率f、三相繞組的極數(shù)2p有關(guān)，對于p對極的三相繞組，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為n1=60f/p旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向與通入三相繞組電源的相序有關(guān)。12.5三相異步電動機12.5.2三相異步電動機的工作原理若通入三相繞組電流的相序為A→B→C→A，即ia超前于ib120°，ib超前于ic120°，ic超前于ia120°，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向為順時針；若將三相電流聯(lián)結(jié)的三根導(dǎo)線中的任意兩根的線端對調(diào)位置，繞組電流的相序變成A→C→B→A，旋轉(zhuǎn)磁場將按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。12.5三相異步電動機2轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動原理（1）轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動當(dāng)三相異步電動機的定子中通入三相交流電流后產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場。設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場以n1速度沿順時針方向轉(zhuǎn)動，這時靜止的轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間有了相對運動，轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢的方向可用右手定則來確定，如圖12-33所示。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體是個閉合回路，因此在感應(yīng)電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子繞組中形成感應(yīng)電流。此電流又與磁場相互作用而產(chǎn)生電磁力F。力的方向可由左手定則來確定。12.5三相異步電動機

在圖12-33中，轉(zhuǎn)子上半部分導(dǎo)體受到的電磁力方向向右，下半部分導(dǎo)體受到的電磁力方向向左，這個力對轉(zhuǎn)子軸形成與旋轉(zhuǎn)磁場方向一致的轉(zhuǎn)矩。在這個轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動作用下，轉(zhuǎn)子順著旋轉(zhuǎn)磁場方向轉(zhuǎn)動起來。如果旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向改變，那么轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也隨之改變。這個轉(zhuǎn)矩稱為電磁轉(zhuǎn)矩或電磁力矩。12.5三相異步電動機（2）轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速n與定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1方向一致，但是在數(shù)值上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n不可能升至旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1。異步電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速永遠不會等于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1，所以這種電動機稱為異步電動機。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速也稱為同步轉(zhuǎn)速。12.5三相異步電動機異步電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和同步轉(zhuǎn)速總是存在著轉(zhuǎn)速差（n1－n），亦稱轉(zhuǎn)差。通常將轉(zhuǎn)差與同步轉(zhuǎn)速的比值用S表示，稱為轉(zhuǎn)差率。即

S=(n1-n)/n1轉(zhuǎn)差率是異步電動機的一個重要的參數(shù)。上式可改寫為

n=n1(1-S)=60f(1-S)/p12.5三相異步電動機【例12-12】有一臺四極異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速為n＝1450r／min，電源頻率為50Hz。求該電動機的轉(zhuǎn)差率。【解】同步轉(zhuǎn)速為n1=60f/p=60×50/2=1500(r/min)轉(zhuǎn)差率為S=(n1-n)/n1=(1500-1450)/1500≈0.03312.5三相異步電動機12.5三相異步電動機圖12-33轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動原理Back12.5三相異步電動機圖12-33轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動原理Back1固有機械特性在額定電壓U1和轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)電阻R2下，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線n＝f（T）稱為異步電動機的固有機械特性曲線，如圖12-34所示。12.5三相異步電動機12.5.3三相異步電動機的機械特性（1）額定轉(zhuǎn)矩TN異步電動機在額定功率時的輸出轉(zhuǎn)矩稱為額定轉(zhuǎn)矩。額定轉(zhuǎn)矩是電動機在額定功率時的輸出轉(zhuǎn)矩，可以從電動機的銘牌上查得額定功率P2N和額定轉(zhuǎn)速nN，由下式求得。

TN=9550P2N/nN12.5三相異步電動機（2）最大轉(zhuǎn)矩Tmax機械特性曲線上，電動機輸出轉(zhuǎn)矩的最大值稱為最大轉(zhuǎn)矩或臨界轉(zhuǎn)矩。其對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為nm，稱為臨界轉(zhuǎn)速。最大轉(zhuǎn)矩反映了電動機短時容許過載能力，通常以過載系數(shù)λ表示。λ=Tmax/TN一般三相異步電動機的過載系數(shù)為1.8～2.2。12.5三相異步電動機（3）起動轉(zhuǎn)矩Tst電動機在剛接通電源起動時（轉(zhuǎn)速n＝0，轉(zhuǎn)差率S＝1）的轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩。12.5三相異步電動機2人為機械特性（1）改變電源電壓U1的人為機械特性曲線如圖12-35所示。（2）轉(zhuǎn)子串電阻的人為機械特性曲線如圖12-36所示。12.5三相異步電動機12.5三相異步電動機圖12-34異步電動機的機械特性曲線（a）T=f（S）；（b）n=f（T）Back12.5三相異步電動機圖12-35對應(yīng)于不同電源電壓U1的n=f（T）曲線(R2=常數(shù))Back12.5三相異步電動機圖12-36對應(yīng)于不同轉(zhuǎn)子電阻R2的n=f（T）曲線(U1=常數(shù))Back1異步電動機的起動異步電動機的起動是指電動機接通交流電源，使電動機的轉(zhuǎn)子由靜止?fàn)顟B(tài)開始轉(zhuǎn)動，一直加速到額定轉(zhuǎn)速，進入穩(wěn)定狀態(tài)運轉(zhuǎn)的過程。一般電動機容量小于供電變壓器容量的7％～10％時才允許直接起動;否則應(yīng)采取降壓起動或繞線式電動機轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻起動等方法，降壓起動即在起動時降低加在電動機定子繞組上的電壓，以減小起動電流。鼠籠式電動機的降壓起動常用自耦降壓起動和星形-三角形換接起動方法。12.5三相異步電動機12.5.4三相異步電動機的起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動2異步電動機的反轉(zhuǎn)異步電動機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向是與旋轉(zhuǎn)磁場一致的。如果要改變轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向，使異步電動機反轉(zhuǎn)，只要將接到電動機上的三根電源線中的任意兩根對調(diào)就可以了。12.5三相異步電動機3異步電動機的調(diào)速調(diào)速是指電動機在負載不變的情況下，用人為方法改變它的轉(zhuǎn)速，以滿足生產(chǎn)過程的要求。由式n=60f/p(1-S)可知異步電動機有以下三種調(diào)速方法。（1）變極調(diào)速可以改變磁極對數(shù)的異步電動機稱為多速電動機。我國定型生產(chǎn)的變極式多速異步電動機有雙速、三速、四速三種類型，其轉(zhuǎn)速可逐級變換。12.5三相異步電動機（2）變頻調(diào)速變頻調(diào)速必須采用專用的變頻調(diào)速裝置。（3）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速繞線式異步電動機的調(diào)速是通過調(diào)節(jié)串接在轉(zhuǎn)子電路的調(diào)速電阻來進行的。這種調(diào)速方法的優(yōu)點是設(shè)備簡單，投資少，但能量損耗較大，廣泛應(yīng)用于起重運輸機械設(shè)備等方面。12.5三相異步電動機4異步電動機的制動有些機械完成某項工作后，需要立即停止運動或反轉(zhuǎn)，但電動機及其所帶的負載具有慣性，雖然電源已經(jīng)切斷，電動機的轉(zhuǎn)動部分還會繼續(xù)轉(zhuǎn)動一定時間后才能停止。這就需要對電動機進行制動，使其立即停止下來。12.5三相異步電動機異步電動機的制動方法有：（1）電氣制動①反接制動②能耗制動③發(fā)電反饋制動（2）機械制動對電動機進行制動還可采用機械制動法，最常用的機械制動方法是電磁抱閘制動。12.5三相異步電動機三相異步電動機的主要技術(shù)數(shù)據(jù)一般包括以下內(nèi)容:1型號

12.5三相異步電動機12.5.5三相異步電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)

系列代號：Y系列是小型鼠籠式三相異步電動機；JR系列是小型轉(zhuǎn)子繞線式三相異步電動機。

機座長度代號：L—長機座；M—中機座；S—短機座。例如：Y132S2—2電動機。Y表示Y系列電動機；132表示機座中心高度為132mm；S2表示短機座中的第二種鐵心；最后的2表示磁極數(shù)為2極電動機。12.5三相異步電動機2額定功率銘牌上所標(biāo)的功率是指電動機在額定運行時軸上輸出的機械功率，單位為千瓦(kW)。3額定電壓和接線方法額定電壓是指電動機定子繞組按銘牌上規(guī)定的接線方法時，應(yīng)加在定子繞組上的額定電壓值。額定功率4kW及以上者定子繞組為△接法，其額定電壓一般為380V。12.5三相異步電動機4額定電流電動機在額定運行時的線電流，單位為安(A)。5額定頻率電動機所接三相交流電源的規(guī)定頻率，單位為赫(Hz)。我國電網(wǎng)頻率規(guī)定為50Hz，所以國產(chǎn)電動機額定頻率都是50Hz。12.5三相異步電動機6額定轉(zhuǎn)速指電動機額定運行時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，即在電壓與頻率為額定值，輸出功率達到額定值時的轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)／分鐘(r／min)。7絕緣等級絕緣等級是指定子繞組所用的絕緣材料的耐熱等級。電動機在運行過程中所容許的最高溫升與電動機所用絕緣材料有關(guān)。12.5三相異步電動機8工作方式銘牌上的工作方式是指電動機允許的運行方式。根據(jù)發(fā)熱條件，通常有連續(xù)、短時和斷續(xù)工作三種方式。連續(xù)工作指允許在額定運行下長期連續(xù)工作；短時工作指電動機只允許在規(guī)定時間內(nèi)按額定功率運行，待冷卻后再起動工作；斷續(xù)工作是指電動機允許頻繁起動，重復(fù)短時工作的運行方式。12.5三相異步電動機維修電工（中級工）培訓(xùn)模塊一維修電工基礎(chǔ)知識

1、電路的基本概念

2、電路的基本定律

3、電路的基本分析方法

4、電路的基本定理5、單相正弦交流電路6、三相正弦交流電路電路的基本概念一、電路電路就是電流所流通的路徑。

二、電路的功能

電能的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配，對信息的傳遞和處理。三、電路的組成電源負載中間環(huán)節(jié)四、電路的分類按電路中流過的電流分類：直流電路和交流電路常見直流常見交流五、電路模型六、電路的基本物理量E、U、I、V、P、WE-電動勢電動勢的實際方向由“－”極指向“+”極電動勢的單位是“伏特”，簡稱“伏”，用字母“V”來表示U-電壓電壓的實際方向由“+”極指向“－”極電壓的單位是“伏特”，簡稱“伏”，用字母“V”來表示I-電流電流的實際方向是由“+”極流向“－”極電流的單位是“安培”，簡稱“安”，用字母“A”來表示V-電位電位是指電路中某點與電位參考點之間的電壓電位參考點就是電位為零的點，也稱為接地點，在電路中用符號“”表示P-電功率電功率的單位是“瓦特”，簡稱“瓦”，用字母“W”來表示W(wǎng)-電功電功的國際標(biāo)準(zhǔn)單位是“焦耳”，簡稱“焦”，用字母“J”來表示常用單位“度”，“度”又稱為“千瓦時”，即1KW的設(shè)備供電或用電1小時，其提供或消耗的電能為1度七、電路的基本元件電阻、電感、電容和電源電路的基本定律一、參考方向二、歐姆定律三、全電路歐姆定律四、電路的工作狀態(tài)K1、K2斷開，斷路K1閉合、K2斷開，通路（工作）K1、K2閉合，短路五、電路的聯(lián)接電流處處相等串聯(lián)分壓1、串聯(lián)2、并聯(lián)電壓處處相等并聯(lián)分流3、混聯(lián)六、基爾霍夫定律基爾霍夫電流定律（KCL）在電路中，任何時刻，流入任一節(jié)