电工基础 课件 模块6 三相交流电

电工基础模块六三相交流电

第二节

三相负载的连接

第一节

三相交流电源

第三节

三相交流电路的功率

第四节

三相异步电动机

第一节

三相交流电源一、三相交流电动势的产生

三相交流电：3个材料、粗细、匝数都相同的绕组（线圈），彼此相隔120°，绕同一轴做切割磁感应线转动，会产生3个频率相同、最大值相等、相位彼此相差120°的单相交流电，统称三相交流电。

如图6-1（a）所示，绕组U1-U2、V1-V2、W1-W2绕同一转轴在磁场中做切割磁感应线转动，它们的始端U1、V1、W1彼此相隔120°，末端U2、V2、W2也彼此相隔120°，当它们以角速度ω做逆时针转动时，会产生3个最大值相等、频率相同、相位彼此相差120°的交流电动势。U、V、W相也可称为A、B、C相，绕组为A-X、B-Y、C-Z，如图6-1（b）所示。

如果设定第一相（U相）的初相为0°，则第二相（V相）的初相为-120°，而第三相（W相）的初相为-240°，如图6-1（c）所示。

图6-1三相交流电的产生abcU、V、W三相感生电动势的表达式分别为eU=Emsinωt

eV=Emsin（ωt-120°）

ew=Emsin（ωt+120°）

二、三相电源的连接

三相交流发电机的每一个绕组都是独立的电源，可单独使用。若一相一相地接出去则需用6根导线。为了节约，可将三相电源按一定的方式连接好再向负载供电。三相电源的连接方式有星形和三角形两种，常用的是星形。1.星形（Y）接法

将三相绕组U1-U2、V1-V2、W1-W2的末端U2、V2、W2连接起来，引出一条线（称为中性线或零线，用N表示），再以各首端U1、V1、W1引出一条线（称为相线或火线，用L表示），这种接法称为星形接法，这种供电方式称为三相四线制，如图所示。

2.三角形（Δ）接法将三相绕组首尾相连成一个闭合三角形，再从各顶角引出一条线（相线），称为三角形接法，如图6-3所示。三相电源作三角形连接时，其线电压也是相电压，所以它只能向外提供一种电压，就是380V的线电压或相电压。即UΔL=UΔɸ=380V。

第二节

三相负载的连接

三相负载的连接方法有星形和三角形两种。一、三相负载的星形连接

先将三相负载的一端连接在一起，再与三相电源的中性线连接，然后将三相负载的另一端与三相电源的相线连接，即是三相负载的星形接法，如图6-4所示。图6-4三相负载的星形连接

日常生活中使用的照明灯采用的连接方式就是星形连接，如图6-5所示。它是将负载平均分配到各相电路之中，尽量使各相负载平衡，从而使分配到各相的相电压相等。图6-5照明灯的星形连接

二、三相负载的三角形连接把三相负载分别接在三相电源的两根相线之间，使三相负载接成一个闭合的三角形，称三相负载的三角形连接，如图6-6所示。图6-6三相负载的三角形连接1.电压关系线电压与相电压相等。当三相负载作三角形连接时，不论三相负载是否对称，各相负载所承受的电压都是对称的电源线电压。即UΔɸ=UΔL2.电流关系（1）数量关系：线电流是相电流的倍，即ＩΔL=ＩΔɸ（2）相位关系：线电流比相电流落后30°。三相负载是作星形连接还是作三角形连接，是由负载的额定电压和电源电压决定的，连接时，一定要使每相负载的电压等于额定电压。例如，电源只能提供380V的线电压，而负载要求的每相额定电压为220V，则此时只能将负载接成星形；如果负载要求的每相额定电压为380V，则负载要接成三角形。

第三节

三相交流电路的功率

第四节

三相异步电动机

一、三相异步电动机的组成

三相异步电动机由定子和转子两个基本部分组成，如下图所示。1.定子

三相异步电动机的定子由机座、铁芯和定子绕组组成。定子绕组是电动机的电路部分，由三相对称绕组组成，按一定规则连接，有3个出线端，即U1-U2、V1-V2、W1-W2接到机座的接线盒中。定子绕组可接成星形或三角形，如下图所示。2.转子

转子是异步电动机的旋转部分，由转轴、转子铁芯和转子绕组三部分组成，其作用是输出机械转矩。根据构造的不同，转子绕组分为绕线式和笼型两种，如图所示为笼型绕组、铸铝的笼型转子。二、旋转磁场1.旋转磁场的产生

将对称三相电流通入在空间彼此相差120°的作星形连接的3个线圈，设三相电流为i1=Imsin（ωt）i2=Imsin（ωt–120°）i3=Imsin（ωt+120°）其波形图如下图所示。

根据电流的磁效应，在三相绕组的空间中就会产生旋转磁场，如下图所示。为方便分析，规定电流为正值时，电流从线圈的首端（即U1、V1、W1）流向末端（即U2、V2、W2），图中首端用⊗表示，末端用⊙表示；反之，电流由末端流向首端。取ωt=0°、90°、180°、270°和360°共5个瞬间，依次标出电流的方向，即可通过右手螺旋法则确定磁场的方向。ωt=0°时，磁场方向由右指向左；ωt=90°时，磁场方向垂直向上；ωt=180°、270°和360°时，磁场方向分别向右、向下和向左，即顺时针旋转一周，分别如图（a）、（b）、（c）、（d）和（e）所示。可见，在空间彼此相差120°的3个相同线圈中通入对称三相交流电，就能产生与电流有相同角速度的旋转磁场（即交流电变化一周，旋转磁场在空间也旋转一周）。

当i1通入V相，i2通过U相时，旋转磁场逆时针旋转。因此，只要把接到三相绕组上的两根电源线任意对调，即改变电源的相序，就可实现旋转磁场的反转。2.旋转磁场的转速

上述旋转磁场具有一对磁极，若用p表示磁极对数，则p=1。磁极对数p=1的旋转磁场的转速与正弦电流同步，若交流电的频率为f，则旋转磁场的转速为n0=60f

磁极对数p=2时，交流电变化一周，旋转磁场转动1/2周。以此类推，当旋转磁场具有p对磁极时，交流电变化一周，旋转磁场转动1/p周，因此旋转磁场的转速公式为n0=60f/p

公式中，n0又称为同步转速。三、三相异步电动机的工作原理

旋转