《电工基础》考前概念梳理与常考题选讲 第9讲、三相交流电路和电动机

《电工基础》考前概念梳理与常考题选讲 第9讲 三相交流电路和电动机 一、考纲要求 （1）了解三相交流电源的产生和特点。 （2）了解三相电源的连接方法，掌握三相四线制供电的线电压和相电压的关系。 （3）熟练掌握三相负载的星形联结和三角形联结的分析和计算。 （4）掌握对称三相电路电压、电流和功率的计算方法，并理解中性线的作用。 （5）掌握三相异步电动机的构造、工作原理、起动、制动和保护的方法，熟悉其铭牌数据的含义。 （6）了解单相异步电动机的工作原理、起动的方法。 （7）了解直流电机的工作原理、分类。 （8）了解安全用电常识，了解保护接零、保护接地的方法以及使用范围。 二、知识梳理 1．三相交流电源 由三相交流发电机输出的最大值相等、频率相同、相位互差120°的三个正弦电动势，称为三相对称交流电源，也称三相对称电动势。三个电动势达到最大值（或零）的先后顺序称为相序。通常将U-V-W-U的顺序称为正序。 2．三相电源的连接 三相四线制（通常在低压配电中采用）和三相三线制（在高压输电工程中采用）。 三相四线制供电系统可以输送两种电压，即线电压和相电压。线电压的大小是相电压的倍，线电压的相位超前相应的相电压π/6。 3．三相负载的星形联结 （1）对称三相负载多采用三相三线制供电，负载的电流和电压有如下的关系：①负载两端电压即相电压，等于电源线电压的；②流过负载的相电流等于相线上的线电流；③电源中性点与负载中性点等电位。 （2）对于不对称三相负载只能采用三相四线制供电，中性线电流不等于零，等于三个负载相电流的相量和。中性线上不准安装开关或熔断器，如果中性线断开，将造成各相负载两端电压不对称，使负载不能正常工作。 4．三相负载的三角形联结 当三相负载接成三角形时，无论负载是否对称，各相负载的相电压等于电源的线电压。若负载对称，则相电流大小等于线电流的，且各线电流在相位上滞后各相应相电流π/6。 5．三相对称电路的功率 ，， 在同一三相交流电源的作用下，同一三相负载作三角形联结时的功率是其作星形联结时功率的3倍，；在同一三相交流电源的作用下，同一三相负载作三角形联结时的线电流是其作星形联结时线电流的3倍，。 6．三相笼型异步电动机的结构 主要由定子和转子两部分组成。定子是电动机的静止部分，由机座、铁心、定子绕组、端盖、通风孔、接线盒等组成；转子由转轴、转子铁心、转子绕组和风叶等组成。 当三相交流电通入定子绕组时，产生一个旋转磁场。旋转磁场的转速与电源频率成正比，与磁极对数成反比，即。 f——三相交流电源的频率。 p——旋转磁场的磁极对数。 n——旋转磁场的转速，单位：r/min。 旋转磁场的旋转方向决定于流入定子绕组电流的相序，旋转磁场与转子间的相对运动，使转子中产生感应电流，转子受到电磁力矩作用，沿着旋转磁场方向，并低于同步转速旋转。 7．三相异步电动机的起动 （1）全压起动。亦称直接起动。一般规定：当电动机容量在电气变压器容量7％以内时，允许直接起动。通常二三十千瓦以下的小功率电动机可以直接起动。 （2）降压起动。凡输出功率较大，超过直接起动条件的电动机，均应采用降低起动电压的法来起动。 ①自耦变压器降压起动：起动时，利用自耦变压器从低电压逐渐调高，达到降压起动的目的。此法适用于大功率星形联结的电动机。 ②星形-三角形降压起动：如果电动机定子绕组在正常工作时是接成三角形，则可借用控制器件在电动机起动时临时改接成星形联结，使定子绕组各相电压降低到电源线电压的，从而减小起动电流，待电动机运行稳定后再恢复三角形联结，使定子绕组获得额定工作电压。 8．三相异步电动机的制动 （1）能耗制动。在切断三相电源的同时接通直流电源，使定子线圈产生固定磁场。转子因惯性而转动时，产生感应电流，形成反向转矩而被制动。此种方法因消耗转子的动能来实现制动，所以称为能耗制动。这种制动方式能量损耗小，制动平稳、准确，但需要另备直流装置。 （2）反接制动。在电动机停车时，将电源的三根相线中任意两根对调位置，形成反向旋转磁场，而转子因惯性仍按原方向转动，形成较大的反向转矩而被制动。这种制动方式电路简单，效果好，但冲击大，能量损耗大。 9．三相异步电动机的变向和调速 （1）电动机的正转和反转。三相异步电动机的转动方向与旋转磁场的旋转方向是一致的，而旋转磁场的旋转方向是由三相交流电源的相序决定的，所以，要使电动机正转，则用电源的相序；若要反转，只要将电源的三根相线中的任意两根对调即可。 （2）电动机的调速。由公式（s为转差率）可知，三相异步电动机的调速方法有：①变频调速：改变电源频率f，可改变电动机转速；②变极调速：改变三相异步电动机的磁极对数p，可改变电动机的转速；③变转差率调速：这种方法只适用于线绕式电动机。 10．单相异步电动机的起动 单相异步电动机定子所产生的磁场