学习情境3三相异步电动机

1、学习情境学习情境3 三相异步电动机的星三角启三相异步电动机的星三角启动及有功功率的测量动及有功功率的测量【任务目标【任务目标】知识目标：知识目标：元件模型的建立；电路电压、电流的相元件模型的建立；电路电压、电流的相量分析方法；有功功率的测量方法；有量分析方法；有功功率的测量方法；有功功率、无功功率和视在功率的关系。功功率、无功功率和视在功率的关系。技能目标：技能目标：会绘制、分析三相对称负载的电路图和会绘制、分析三相对称负载的电路图和工作原理。工作原理。观察星、三角连接时电动机的转速变化。观察星、三角连接时电动机的转速变化。独立完成电动机的接线、电量的测量。独立完成电动机的接线、电量的测量。利

2、用相量图说明电压关系、电流关系。利用相量图说明电压关系、电流关系。 任务任务3.1 3.1 三相正弦交流电路的分析三相正弦交流电路的分析【任务描述】通过对三相异步电动机结构组成、铭牌数据的分析，掌握三相正弦交流电路的分析方法。【任务分析】 v技能目标正确联接电动机、电灯组负载电路；会使用仪表测量电路中的电压、电流和功率；会分析电动机的工作状态。v知识目标能够建立三相电路的模型；掌握三相电路中，线电压、相电压、线电流与相电流的基本概念和分析方法，会计算电路的功率。【知识准备【知识准备】v 1 三相电路基本概念三相电路基本概念(1) 三相交流电的基本特征三相交流电的基本特征三相交流发电机的结构如图

3、所示，定子有三个绕组三相交流发电机的结构如图所示，定子有三个绕组AX、BY、CZ，它们，它们在尺寸、匝数和绕法上完全相同，空间上彼此相隔在尺寸、匝数和绕法上完全相同，空间上彼此相隔120，当转子磁极旋，当转子磁极旋转时，每相定子绕组依次切割磁力线，产生频率相同、幅值相等、相位转时，每相定子绕组依次切割磁力线，产生频率相同、幅值相等、相位互差互差120的正弦交流电动势，如果分别用的正弦交流电动势，如果分别用uA、uB、uC表示三个绕组所表示三个绕组所输出的正弦交流电压，则可表示输出的正弦交流电压，则可表示成如下瞬时值表达式：成如下瞬时值表达式： ABC2sin()2sin(120 )2sin(1

4、20 )uUtuUtuUt波形图、相量图具有幅值相等，频率相同，相位互差的120的三个正弦电压称之为对称三相交流电压，如果是电动势，则称之为对称三相电动势。 （2） 三相电源的联接方式三相电源的联接方式三相发电机的三个绕组有两种联接方式：星形（Y）联接和三角形（）联接。大型发电机通常采用星形联接。ABuBCuCAuCABNL1L2L3AXYZBCuAuBuCACAuAXYCBZABuBCuBC星形（Y）联接三角形（）联接将三相电源绕组的末端将三相电源绕组的末端X、Y、Z连在一起，首端连在一起，首端A、B、C引引出作为输出线。出作为输出线。 将三相电源的三个绕组按相序依次将三相电源的三个绕组按相

5、序依次首尾连接，由首尾连接，由3个连接点引出个连接点引出3条端条端线作为输出线。线作为输出线。 （3） 相电压与线电压相电压与线电压从三相发电机三相绕组的首端A、B、C引出的输电线叫做端线或相线，也称火线。从三相发电机三相绕组接在一起的末端X、Y、Z引出的输电线叫做中线或零线。相电压相电压UP：相线与中线之间的电压称为相电压。如：uA、uB 、uC。相电压的正方向为由相线指向中线。线电压线电压UL：相线与相线之间的电压称为线电压。如：uAB、uBC 、uCA 。线电压的正方向为由前一脚标所对应的相线指向后一脚标所对应的相线。 1） 在星形联接（在星形联接（Y）的三相电源电路中，线电压与相电压之

6、间的关系：）的三相电源电路中，线电压与相电压之间的关系：303ABAABUUUU30 330 3CACCABCBBCUUUUUUUU30 3plUU相量图三相电源作星形联三相电源作星形联接时，在数值上，接时，在数值上，线电压是相电压的线电压是相电压的倍；在相位上，线倍；在相位上，线电压超前相电压电压超前相电压30 2） 在三角形联接（）的三相电源电路中，线电压与相电压之间的关系：CZCABYBCAXABUUUUUU plUU三相电源作三角形联接时，线电压就是相电压。 4. 三相负载的联接方式三相负载的联接方式所谓三相负载就是接在三相电源上的负载，当各相负载相同时我们称之为对称三相负载，如果各相

7、负载不同，称为不对称三相负载。（如没有特殊说明，本书都为对称三相负载）三相负载也有两种联接方式，即星形（Y）联接和三角形（）联接。ACBNZZZiAiNiCiBuAuBuCiaibicACBiCAuBCuABuCAiAiBiCiABiBC三相星形（Y）负载三相三角形（）负载三相负载的星形联接是指把三相负载的一端联接在一起，这一公共端也称负载的中性点，常与电源中线相连；三相负载的另一端分别与三相电源的三根相线连接，这种有中线的星形联接方式也称为三相四线制电路。(5) 相电流与线电流相电流与线电流相电流：相电流：在三相电路中，流过各相负载的电流称为相电流。其正方向与相电压方向相同。如ia，ib，i

8、c，或iAB，iBC，iCA。线电流：线电流：在三相电路中流过每根相线的电流称为线电流。其正方向规定为由电源流向负载。如iA，iB，iC。中线电流：中线电流：指流过中线的电流，其正方向规定为由负载中点流向电源中点。如iN。1）在星形联接（）在星形联接（Y）的三相负载电路中）的三相负载电路中线电流与相电流之间的关系：线电流与相电流之间的关系： cCbBaAIIIIII lpII中线电流：中线电流：CBANIIII对称三相负载，则有 =0 NI2）在三角形联接（）的三相负载电路中，线电流与相电流之间的关系： a.对于一般性三相负载电路根据基尔霍夫电流定律 BCCACABBCBCAABAIIIIII

9、III线电流CACACABCBCBCABABABZUIZUIZUI相电流b. 对于对称三相负载电路 303ABAII303303CACBCBIIII 303plII例：已知：在三相对称电路中，负载阻抗Z=6+j8 求三相负载在星接和角接两种情况下，电路中各相电流与线电流。 VttuAB)30cos(2380)(1.负载作Y形联接 VUAB3038030330380ANUV0220AjIA1 .5322860220AIC9 .6622AIB1 .173222.负载作形联接： VUAB30380AjIAB1 .23388630380AIBC1 .14338AICA9 .9638AIA1 .5333

10、8AIB1 .173338AIC9 .66338三相异步电机的结构三相异步电机的结构三相异步电动机由定子和转子两大部分组成。定子部分包括机座、定子铁心和三相绕组等部件。机座通常由铸铁或铸钢制成，铁心由硅钢片叠制而成，每片之间相互绝缘。定子绕组由三相对称绕组组成，按一定空间角度依次嵌放在定子槽内，各相绕组的端点经接线盒引出，可接成星形或三角形。定子的硅钢片 未装绕组的定子 装有三相绕组的定子 电动机接线盒端子布局与定子绕组联接方式 定子绕组三角形联接定子绕组星形联接任务任务3.2三相异步电动机的功率测量三相异步电动机的功率测量 【任务描述】任何电器元件或设备，都有其标称功率，功率的大小是电器设备

11、的重要特征，不论是考虑用电设备，还是考虑供电系统，计算和测量功率都是十分必要的。在实际电力系统中，大多是三相供电制，掌握三相电动机功率的测量方法，会分析、计算三相电路的功率【任务分析】 v技能目标会正确选择测量仪表测量三相电路的功率；能绘制测量电路原理图v知识目标掌握三相电路的有功功率、无功功率和视在功率的分析和计算方法【知识准备知识准备】1 三相电路的功率三相电路的功率在三相电路中，负载所消耗的总功率为各相负载所消耗功率之和。在三相电路中，负载所消耗的总功率为各相负载所消耗功率之和。ABCA AAB BBC CCcoscoscosPPPPU IU IU I三相对称电路的功率三相对称电路的功率

12、在三相对称电路中，各相负载的相电压、相电流的有效值相等，功率因数也在三相对称电路中，各相负载的相电压、相电流的有效值相等，功率因数也相等。因此，电路的总功率为：相等。因此，电路的总功率为：3cos3PU IP相相相相当三相负载作星形联接时当三相负载作星形联接时 3YUU 线相YYII相线3cos3cos3cos3YUPUIIU I线Y相 Y相相Y线相线 线相当三相负载作三角形联接时：当三相负载作三角形联接时： 3I 线相线相IUU cosIU3cos3I3UcosI3相线线相线线相相相UP在三相对称电路中，不论是星形连接还是三角形连接，负载所消耗的总有功功率均为： cosIU3相线线P对称负载

13、的无功功率和视在功率为： 3sin3QU ISU I线 线相线 线三相对称电路中有功功率P、无功功率Q和视在功率S三者之间的关系为 22SPQ2 三相功率的测量三相功率的测量在三相四线制接法的电路中，通常采用三表法(也称三瓦计法或三瓦特表法)测量负载的总功率，即用三块功率表同时测出对应各相的功率后求和。当然，也可只用一块功率表，依次接在各相测量功率，然后把三次测得的功率求和，所以，这种测量方法也称一表法（一瓦特表法或一瓦法）。如果是对称三相负载，只需测量一相的功率，然后乘以3即可。 1） 三表法（三瓦特表法）三表法（三瓦特表法）负载ACBNW1W2W3负载总功率等于各相功率之和负载总功率等于各相功率之和 P=P1+P2+P32