電工基礎(chǔ) 課件 模塊6 三相交流電

電工基礎(chǔ)模塊六三相交流電

第二節(jié)

三相負(fù)載的連接

第一節(jié)

三相交流電源

第三節(jié)

三相交流電路的功率

第四節(jié)

三相異步電動(dòng)機(jī)

第一節(jié)

三相交流電源一、三相交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生

三相交流電：3個(gè)材料、粗細(xì)、匝數(shù)都相同的繞組（線圈），彼此相隔120°，繞同一軸做切割磁感應(yīng)線轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生3個(gè)頻率相同、最大值相等、相位彼此相差120°的單相交流電，統(tǒng)稱三相交流電。

如圖6-1（a）所示，繞組U1-U2、V1-V2、W1-W2繞同一轉(zhuǎn)軸在磁場中做切割磁感應(yīng)線轉(zhuǎn)動(dòng)，它們的始端U1、V1、W1彼此相隔120°，末端U2、V2、W2也彼此相隔120°，當(dāng)它們以角速度ω做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生3個(gè)最大值相等、頻率相同、相位彼此相差120°的交流電動(dòng)勢(shì)。U、V、W相也可稱為A、B、C相，繞組為A-X、B-Y、C-Z，如圖6-1（b）所示。

如果設(shè)定第一相（U相）的初相為0°，則第二相（V相）的初相為-120°，而第三相（W相）的初相為-240°，如圖6-1（c）所示。

圖6-1三相交流電的產(chǎn)生abcU、V、W三相感生電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式分別為eU=Emsinωt

eV=Emsin（ωt-120°）

ew=Emsin（ωt+120°）

二、三相電源的連接

三相交流發(fā)電機(jī)的每一個(gè)繞組都是獨(dú)立的電源，可單獨(dú)使用。若一相一相地接出去則需用6根導(dǎo)線。為了節(jié)約，可將三相電源按一定的方式連接好再向負(fù)載供電。三相電源的連接方式有星形和三角形兩種，常用的是星形。1.星形（Y）接法

將三相繞組U1-U2、V1-V2、W1-W2的末端U2、V2、W2連接起來，引出一條線（稱為中性線或零線，用N表示），再以各首端U1、V1、W1引出一條線（稱為相線或火線，用L表示），這種接法稱為星形接法，這種供電方式稱為三相四線制，如圖所示。

2.三角形（Δ）接法將三相繞組首尾相連成一個(gè)閉合三角形，再從各頂角引出一條線（相線），稱為三角形接法，如圖6-3所示。三相電源作三角形連接時(shí)，其線電壓也是相電壓，所以它只能向外提供一種電壓，就是380V的線電壓或相電壓。即UΔL=UΔ?=380V。

第二節(jié)

三相負(fù)載的連接

三相負(fù)載的連接方法有星形和三角形兩種。一、三相負(fù)載的星形連接

先將三相負(fù)載的一端連接在一起，再與三相電源的中性線連接，然后將三相負(fù)載的另一端與三相電源的相線連接，即是三相負(fù)載的星形接法，如圖6-4所示。圖6-4三相負(fù)載的星形連接

日常生活中使用的照明燈采用的連接方式就是星形連接，如圖6-5所示。它是將負(fù)載平均分配到各相電路之中，盡量使各相負(fù)載平衡，從而使分配到各相的相電壓相等。圖6-5照明燈的星形連接

二、三相負(fù)載的三角形連接把三相負(fù)載分別接在三相電源的兩根相線之間，使三相負(fù)載接成一個(gè)閉合的三角形，稱三相負(fù)載的三角形連接，如圖6-6所示。圖6-6三相負(fù)載的三角形連接1.電壓關(guān)系線電壓與相電壓相等。當(dāng)三相負(fù)載作三角形連接時(shí)，不論三相負(fù)載是否對(duì)稱，各相負(fù)載所承受的電壓都是對(duì)稱的電源線電壓。即UΔ?=UΔL2.電流關(guān)系（1）數(shù)量關(guān)系：線電流是相電流的倍，即ＩΔL=ＩΔ?（2）相位關(guān)系：線電流比相電流落后30°。三相負(fù)載是作星形連接還是作三角形連接，是由負(fù)載的額定電壓和電源電壓決定的，連接時(shí)，一定要使每相負(fù)載的電壓等于額定電壓。例如，電源只能提供380V的線電壓，而負(fù)載要求的每相額定電壓為220V，則此時(shí)只能將負(fù)載接成星形；如果負(fù)載要求的每相額定電壓為380V，則負(fù)載要接成三角形。

第三節(jié)

三相交流電路的功率

第四節(jié)

三相異步電動(dòng)機(jī)

一、三相異步電動(dòng)機(jī)的組成

三相異步電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩個(gè)基本部分組成，如下圖所示。1.定子

三相異步電動(dòng)機(jī)的定子由機(jī)座、鐵芯和定子繞組組成。定子繞組是電動(dòng)機(jī)的電路部分，由三相對(duì)稱繞組組成，按一定規(guī)則連接，有3個(gè)出線端，即U1-U2、V1-V2、W1-W2接到機(jī)座的接線盒中。定子繞組可接成星形或三角形，如下圖所示。2.轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子是異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組三部分組成，其作用是輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩。根據(jù)構(gòu)造的不同，轉(zhuǎn)子繞組分為繞線式和籠型兩種，如圖所示為籠型繞組、鑄鋁的籠型轉(zhuǎn)子。二、旋轉(zhuǎn)磁場1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生

將對(duì)稱三相電流通入在空間彼此相差120°的作星形連接的3個(gè)線圈，設(shè)三相電流為i1=Imsin（ωt）i2=Imsin（ωt–120°）i3=Imsin（ωt+120°）其波形圖如下圖所示。

根據(jù)電流的磁效應(yīng)，在三相繞組的空間中就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，如下圖所示。為方便分析，規(guī)定電流為正值時(shí)，電流從線圈的首端（即U1、V1、W1）流向末端（即U2、V2、W2），圖中首端用?表示，末端用⊙表示；反之，電流由末端流向首端。取ωt=0°、90°、180°、270°和360°共5個(gè)瞬間，依次標(biāo)出電流的方向，即可通過右手螺旋法則確定磁場的方向。ωt=0°時(shí)，磁場方向由右指向左；ωt=90°時(shí)，磁場方向垂直向上；ωt=180°、270°和360°時(shí)，磁場方向分別向右、向下和向左，即順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一周，分別如圖（a）、（b）、（c）、（d）和（e）所示?？梢姡诳臻g彼此相差120°的3個(gè)相同線圈中通入對(duì)稱三相交流電，就能產(chǎn)生與電流有相同角速度的旋轉(zhuǎn)磁場（即交流電變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場在空間也旋轉(zhuǎn)一周）。

當(dāng)i1通入V相，i2通過U相時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因此，只要把接到三相繞組上的兩根電源線任意對(duì)調(diào)，即改變電源的相序，就可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)磁場的反轉(zhuǎn)。2.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速

上述旋轉(zhuǎn)磁場具有一對(duì)磁極，若用p表示磁極對(duì)數(shù)，則p=1。磁極對(duì)數(shù)p=1的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與正弦電流同步，若交流電的頻率為f，則旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為n0=60f

磁極對(duì)數(shù)p=2時(shí)，交流電變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)動(dòng)1/2周。以此類推，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場具有p對(duì)磁極時(shí)，交流電變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)動(dòng)1/p周，因此旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速公式為n0=60f/p

公式中，n0又稱為同步轉(zhuǎn)速。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

旋轉(zhuǎn)