内容正文:
《电工技术基础》
三相交流电路和电动机
单元九
职教高考·电工技术基础
考纲要求
了 解 理解(熟悉) 掌 握 熟练掌握
三相交流电源的产生和特点;三相异步电动机铭牌数据的含义;单相异步电动机、直流电机的工作原理及类型;安全用电常识,保护接零、保护接地的方法以及使用范围。 三相正弦量的概念;相序的概念;中性线的概念及作用。
三相异步电动机的构造、工作原理、启动、制动和保护的方法。 三相四线制电源相电压、线电压的关系;三相负载的星形联结和三角形联结的分析计算方法。
复习建议:在本节的复习过程中,应熟练掌握三相负载的星形联结和三角形联结的分析计算方法。
职教高考·电工技术基础
职教高考·电工技术基础
知识学习
一
单元九
认识三相交流电源
分析与应用三相负载的联结
安全用电
三相交流电动势的产生
三相交流电的相序
三相四线制电源
三相负载的星形联结
三相负载的三角形联结
分析三相交流电路的功率
三相交流电的有功功率
三相交流电的无功功率、视在功率
安全用电常识
人体触电方式
常用的安全用电防护措施
三相电源的星形联结
相电压与线电压
三相负载的星形联结方式
三相负载的星形联结方式的特点
三相不对称负载星形联结时中性线的作用
三相负载的三角形联结方式
三相负载的三角形联结方式的特点
单相触电
两相触电
跨步电压触电
电气设备的保护接地
电气设备的保护接零
正确安装用电设备
使用漏电保护装置
认识三相异步电动机
分析三相异步电动机的启动
认识单相异步电动机
认识直流电动机
结构
旋转磁场
工作原理
全压启动
降压启动
结构
工作原理
工作原理
结构、分类
分析三相异步电动机的制动
反接制动
能耗制动
知识学习
一
职教高考·电工技术基础
考点一:三相交流电源
三相交流电动势的产生
对称三相电动势
1
振幅相等、频率相同,在相位上彼此相差 120° 的三个电动势称为对称三相电动势。
对称三相电动势:
三相交流发电机原理示意图
知识学习
一
职教高考·电工技术基础
瞬时值表达式:
图像:
第一相(U 相)电动势: e1 = Emsin t
第二相(V 相)电动势: e2 = Emsin(t 120)
第三相(W 相)电动势: e3 = Emsin(t 120)
对称三相电动势波形图与相量图
在电路图中,用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。
知识学习
一
三相交流电的相序
职教高考·电工技术基础
相序
1
三相电动势达到最大值(振幅)的先后次序叫做相序。
相序:
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一
职教高考·电工技术基础
正相序:
正相序
2
(顺相序)
e1 比 e2 超前 120 ,e2 比e3 超前 120 ,而 e3 又比 e1 超前120 ,
称这种相序称为正相序或顺相序。(这种U-V-W-U的顺序叫正序)
职教高考·电工技术基础
知识学习
一
负相序:
负相序
3
(逆相序)
e1 比 e3 超前 120 ,e3 比e2 超前 120 ,而 e2 又比 e1 超前120 ,
称这种相序称为负相序或逆相序。(这种U-W-V-U叫负序)
注意:相序是一个十分重要的概念,通常统一规定技术标准。 一般在配电盘上
用黄色标出 U 相,用绿色标出 V 相,用红色标出 W 相。
在电路图中,用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。
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一
职教高考·电工技术基础
三相电源的联结
星形( Y )联结
三角形( )联结
三相四线制电源
三相绕组的星形联结
职教高考·电工技术基础
在电路图中,用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。
知识学习
一
三相电源的星形联结
1
三相电源的星形联结:
将三相发电机三相绕组的末端 U2、V2、W2 (相尾)连接在一点,始端 U1、V1、W1 (相头)分别与负载相连,这种连接方法叫做星形(Y 形)联结。
三相绕组的星形联结
职教高考·电工技术基础
在电路图中,用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。
知识学习
一
相电压
2
相线:从三相电源三个相头 U1、V1、W1 引出的三根导线叫作端线或相线,俗称火线。
中性线:Y 公共连接点 N 叫作中性点,从中点引出的导线叫做中性线或零线。
三相四线制:由三根相线和一根中性线组成的输电方式叫做三相四线制。
(通常在低压配电中采用)。
在电路图中,用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。
知识学习
一
职教高考·电工技术基础
相电压:每相绕组始端与末端之间的电压(即相线与中线之间的电压)叫做相电压。
符号:相电压的瞬时值用 u1、u2、u3来表示,显然这三个相电压也是对称的。
U1 = U2 = U3 = UP
相电压大小(有效值)均为:
三相绕组的星形联结
在电路图中,用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。
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一
职教高考·电工技术基础
线电压:任意两个火线之间的电压叫做线电压。
提示:通常在低压配电系统中采用三相四线制供电系统;在高压输电系统中,
通常采用只由三根相线组成的三相三线制供电系统。
符号:线电压的瞬时值用 u12、u23、u31来表示,显然这三个线电压也是对称的。
线电压大小(有效值)均为:
相电压与线电压的相量图
线电压
3
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知识学习
一
结 论:(1)三相四线制的相电压和线电压都是对称的。
(2)线电压是相电压的倍。
(3)线电压的相位超前相应的相电压30°。
相电压与线电压的相量图
相电压与线电压的关系
4
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一
职教高考·电工技术基础
三相电源的三角形联结
三相电源的三角形联结:
将三相发电机的第二绕组始端 V1 与第一绕组的末端 U2 相连、第三绕组始端 W1 与第二绕组的末端 V2 相连、第一绕组始端 U1 与第三绕组的末端 W2 相连,并从三个始端 U1、V1、W1 引出三根导线分别与负载相连,这种连接方法叫做三角形(形)联结。
特点:
线电压等于相电压。 ( UL = UP )
三相三线制:
这种没有中性线、只有三根相线的输电方式叫做三相三线制。
在电路图中,用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。
知识学习
一
职教高考·电工技术基础
一
考点二:三相负载的联结
三相负载的联结
负载的星形( Y )联结
负载的三角形( )联结
三相负载的星形联结
三相负载的三角形联结
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一
三相负载的星形联结
职教高考·电工技术基础
三相负载的星形联结方式
1
负载的星形( Y )联结:
将各相负载的末端U2、V2、W2连在一起接到三相电源的中性线上,把各相负载的首端U1、V1、W1分别接到三相交流电源的三根相线上,这种连接方式称为三相负载有中性线的星形联结法。
电路图:
在电路图中,用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况
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一
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三相负载的星形联结方式的特点
2
(1)负载星形联结时,其线电压与相电压的关系:
(2)对称负载星形联结,其各相相电流大小相等。
三相负载的星形联结
在电路图中,用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况
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一
职教高考·电工技术基础
(3)负载星形联结中,线电流等于相电流。
=0
(4)对称负载星形联结,中性线电流等于零。
三相负载的星形联结
在电路图中,用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。
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一
职教高考·电工技术基础
三相不对称负载星形联结时中性线的作用
3
当三相负载不对称时,各相电流的大小就不相等,相位差也不一定是120,中性线电流就不等于零,此时中性线绝不可断开。中性线的作用就在于使星形联结的各相负载即使在不对称的情况下,也均有对称的电源相电压,从而保证了各相负载能正常工作;如果中性线断开,那么各相负载的电压就不再等于电源的相电压,这时可能使某一相电压过低,该相用电设备不能正常工作,若某一相电压过高,则将烧毁该相用电设备,甚至会造成严重事故。所以中性线内不准接入熔断器和闸刀开关,为了保证负载的相电压对称,就不应让中性线断开。
在电路图中,用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况
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一
职教高考·电工技术基础
三相负载的三角形联结方式
1
负载的三角形( )联结:
三相负载的三角形形联结
三相负载分别接到三相交流电源的每两根相线之间,负载
的这种连接方法叫做三角形联结。
电路图:
原理图
实际电路图
职教高考·电工技术基础
在电路图中,用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。
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一
三相负载的三角形联结方式的特点
2
(2)负载三角形联结时,若三相负载对称,则各相电流的大小相等。
(1)负载三角形联结时,其线电压与相电压的关系:
三相负载的三角形联结
、、
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一
职教高考·电工技术基础
(3)当对称三相负载作三角形联结时,线电流的大小为相电流的 倍。
在电路图中,用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况
知识学习
一
职教高考·电工技术基础
负载星形联结和三角形联结对照表
知识学习
一
职教高考·电工技术基础
考点三:三相交流电路的功率
有功功率
三相负载的有功功率:
三相负载的有功功率等于各相功率之和,即
P = P1 P2 P3
在对称三相电路中,无论负载是星形联结还是三角形联结,由于各相负载相同、
各相电压大小相等、各相电流也相等,所以三相功率为
其中 为对称负载的阻抗角,也是负载相电压与相电流之间的相位差。
规定电压的方向由高电位指向低电位。A
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一
职教高考·电工技术基础
Q
S
三者间的关系:
无功功率和视在功率
三相对称负载的无功功率:
三相对称负载的视在功率:
注意:三相负载铭牌上标注的功率是额定有功功率,电压为额定线电压,电流为额定线电流。
在电路图中,用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。
知识学习
一
职教高考·电工技术基础
结 论:(1)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( Y )联结时功率的3倍;
(2)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。
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一
职教高考·电工技术基础
构造
三相异步电动机的构造
1
考点四:三相异步电动机
三相异步电动机的构造
定子
转子
铁心
定子绕组
机座
转轴
转子铁心
转子绕组
风叶
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一
职教高考·电工技术基础
定子绕组:
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,有六个出线端。即 U1-U2、V1-V2 、W1-W2接到机座的接线盒中,定子绕组接成星形或三角形。
定子
2
定子:电动机的静止部分
铁心:电动机的磁路部分。
定子绕组:电动机的电路部分。
机座:固定铁心和定子绕组。
规定电压的方向由高电位指向低电位。
知识学习
一
职教高考·电工技术基础
转子
3
根据构造不同,转子绕组分为绕线式和笼型两种。
转子:电动机的旋转部分
转轴
转子铁心
转子绕组
风叶
转子作用:输出机械转矩。
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一
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旋转磁场的产生
1
旋转磁场:当空间彼此相差 120 °的三个相同线圈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)。
旋转磁场
三相绕组电流的波形图
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一
职教高考·电工技术基础
旋转磁场的转速:
旋转磁场的转速
2
旋转磁场的转速n0与电源频率成正比,与磁极对数成反比。
上式中:
f — 三相交流电源的频率;
p — 旋转磁场的磁极对数;
n0 — 旋转磁场的转速,单位:r/min。
注 意: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。
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一
职教高考·电工技术基础
转差率:
异步电动机的同步转速 n0 与转子转速之差 n ,即 n0-n 叫做转速差。
转速差(n0-n)与同步转速 n0 之比,叫做异步电动机的转差率。
或
三相异步电动机的工作原理
转差率
1
n = (1 – s) n0
注意:异步电动机转子的转速n小于旋转磁场的转速n0是异步电动机工作的必要条件。
知识学习
一
职教高考·电工技术基础
在负载不变的情况下,改变异步电动机的转速n,叫做调速。
调速
2
调速:
调速方法
变频调速(f)
变转差率调速(s)
变级调速(p)
根据公式可知,有三种方法改变电动机转速:
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一
职教高考·电工技术基础
三相异步电动机的铭牌
3
三相异步电动机
型号 Y132M — 4 功率 7.5 KW 频率 50 Hz
电压 380 V 电流 15.4 A 接法
转速 1440 r/min 绝缘等级 B 工作方式 连续
年 月 日 编号 ×× 电机厂
三相异步电动机的铭牌
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一
职教高考·电工技术基础
(3)额定电流指电动机在额定运行时通入定子绕组的线电流。
(1)型号:
(4)额定功率指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率。
(6)接法指定子绕组的接法。若铭牌上电压标注380 V/220V,接法标注Y/ ,表示
当电压380V时,定子绕组应接成Y联结;当电压为220V时,定子绕组应接成联结。
(2)额定电压指电动机在额定运行时加在定子绕组上的线电压。
(5)效率指输出功率和输入功率的百分比。
Y 132 M — 4
三相异步电动机
机座中心高
磁极数
机座长度代号(S一短机座;M一中机座;L一长机座)
、、
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一
职教高考·电工技术基础
三相异步电动机的反转
4
三相异步电动机的转动方向与旋转磁场的旋转方向一致,而旋转磁场的旋转方向取决于三相交流电源的相序,所以若要反转,只需将三根相线中任意两根对调即可使电动机反转。
三相异步电动机的反转:
在电路图中,用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。
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一
职教高考·电工技术基础
三相异步电动机的启动
考点五:三相异步电动机的启动
三相异步电动机的启动
1
启动:
电动机接通电源以后,转速由零增加到稳定转速的过程称为启动过程。
根据定子绕组上的启动电压不同分为两种:
三相异步电动机的启动
全压起动
降压起动
规定电压的方向由高电位指向低电位。A
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一
职教高考·电工技术基础
2
全压启动
全压启动:
启动时,加在电动机定子绕组上的电压为电动机的额定电压,这种
启动方式称为全压启动(也称直接启动)。
电动机全压起动在刚接通电源的瞬间,旋转磁场和转子之间的相对转速较大,
由于互感作用,在定子绕组中产生很强的互感电流。通常全压启动的启动电
流可达电机额定电流的4~7倍。
启动电流过大,供电线路上的电压降也随之增大,使电动机两端的电压减小。
这样不仅使电动机本身的启动转矩减小,还可能影响电动机的使用寿命。长
期使用,会使电动机内部绝缘老化,甚至烧毁电动机。
全压启动存在的问题:
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一
职教高考·电工技术基础
全压启动的作用:
全压起动的优点: 启动设备简单可靠,在条件允许时可采用全压启动。
在一般情况下,当电动机的容量小与10kW或其容量不超过电源
变压器容量的15%~20%时,启动电流不会影响同一供电线路上
的其他用电设备的正常工作,可允许全压启动。
知识学习
一
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降压启动
3
降压启动:启动时用降低加在定子绕组上的电压的方法来减小启动电流,当启动过程
结束后,再使电压恢复到额定运行,这种启动方法叫降压启动。
串电阻降压启动
星形-三角形换接启动
自耦降压启动
降压启动方法
知识学习
一
职教高考·电工技术基础
(1) 串电阻降压启动:
电动机启动时将电阻串联在定子绕组与电源之间的启动方法。
(2) 星形-三角形换接启动:
电动机启动时把定子绕组连成星形,等到转速接近额定值时再换接成三角形的启动方法。
定子绕组串电阻降压启动
利用三相自耦变压器将电动机在启动过程中的端电压降低的启动方法。
(3)自耦降压启动:
自耦变压器降压起动
星—三角降压起动
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一
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考点六:三相异步电动机的制动
三相异步电动机的制动
三相异步电动机的制动
反接制动:
能耗制动:
在断电的同时,接通直流电源,直流电源产生的磁场是固定的,而转子由于惯性转动产生的感应电流与直流电磁场相互作用产生的转矩方向,恰好与电动机的转向相反,起到制动的作用。
在电动机停车时,将三根电线中的任意两根对调,产生反转矩,起到制动作用。
知识学习
一
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考点七:单相异步电动机
单相异步电动机的构造
单相异步电动机的构造
1
构造
定子:定子有两个定子绕组
运行绕组
转子:转子为笼型转子,与三相笼型异步电动机的结构相似。
启动绕组
、、
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一
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单相异步电动机的定子绕组通入单相交流电,定子所产生的是一个交变的脉动磁场,所以不能自行启动,单相异步电动机转动的关键是产生一个启动转矩。
单相异步电动机的启动
2
单相异步电动机的启动:
注意: 交变的脉动磁场可以认为由两个大小相等、转速相同、转向相反的
旋转磁场所合成的磁场。
、、
知识学习
一
职教高考·电工技术基础
单相电容式异步电动机
3
工作原理:
定子有两个定子绕组,一个为工作绕组,一个为启动绕组,两个绕组在定子铁心的空间上相差,启动绕组串联一个电容器,使两个绕组中的电流产生一个的相位差,从而产生一个旋转磁场,在旋转磁场的作用下,单相异步电动机转子得到启动转矩而转动。
分类: 电容运转式异步电动机和电容启动式异步电动机。
反转: 改变电动机定子绕组的接线顺序,使旋转磁场方向改变,转子方向也随之改变,
电动机实现反转。
在电路图中,用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。
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一
直流电动机的分类
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考点八:直流电动机
直流电动机的分类
并励电机:励磁绕组与电枢绕组并联。
串励电机:励磁绕组与电枢绕组串联。
复励电机:复励电机的主磁极上有两个励磁绕组,一个与电枢绕组
串联,另一个与电枢绕组并联。
根据电枢绕组与励磁绕组之间的连接方式不同分类:
在电路图中,用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况
知识学习
一
职教高考·电工技术基础
安全用电常识
考点九:安全用电
人体因触及高电压的带电体而承受过大的电流,以致引起死亡或局部受伤的现象称为触电。
触电:
触电
1
触电对人体的伤害程度:与流过人体电流的频率、大小、通电时间的长短、电流
流过人体的途径、以及触电者本人的情况有关。
通常规定 36 V 以下的电压为安全电压。
安全电压:
注意:一般情况下,规定36V以下电压为安全电压。如果在金属架或潮湿
的场所工作,那么安全电压等级还要降低,通常为24V或12V。
、、A
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一
职教高考·电工技术基础
知识学习
一
职教高考·电工技术基础
触电的种类
2
触电的种类
电击:指电流直接伤害人体;
电伤:指电事故间接伤及人体。(如:电弧、电火花等。)
、、
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一
职教高考·电工技术基础
触电方式
触电的方式
单相触电:
两相触电:
跨步电压触电
悬浮电压引起的触电
当人的一只手接触到一相带电体时,就会发生单相触电。
当人的两只手同时接触两相带电的导线时,不论低压电网的中性点是否接地,都会发生两相触电事故。
、、A
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一
职教高考·电工技术基础
知识学习
一
职教高考·电工技术基础
常用的安全用电防护措施
防护措施
(1)正确安装用电设备。
(2)电气设备的保护接地
在正常情况下,将电气设备的金属外壳用导线和大地可靠连接起来,
叫做保护接地。(适用于中性点不接地的低压系统中)
(3)电气设备的保护接零
将电气设备正常情况下不带电的金属外壳与中性线连接起来,称为保护接零。
(适用于三相四线制中性线直接接地系统中的电气设备)
(4)使用漏电保护装置
(5)在同一供电线路上,不允许同时采用保护接地和保护接零这两项措施。
巩固练习
二
对一般三相交流发电机的三个线圈中的电动势,说法正确的是( )。
A.它们同时到达最大值 B.它们的最大值不同
C.它们的周期不同 D.它们到达最大值的时间依次落后周期
【解题分析】本题主要考查对称三相交流电动势的概念。
有效值相等、频率相同、相位上彼此相差120°的三个
正弦电动势称为对称三相电动势,三相交流发电机产生
的电动势属于对称三相电动势。
D
职教高考·电工技术基础
巩固练习
二
职教高考·电工技术基础
2.对称三相四线制供电线路,若端线上的一根熔体熔断,则熔体两端
的电压是。( )
A.线电压 B.线电压的一半 C.线电压+相电压 D.相电压
【解题分析】本题主要考查对称三相四线制供电线路的特点。
D
巩固练习
二
职教高考·电工技术基础
3.在对称星形联结的三相电路中,已知线电压uUV=380 sinωt V,则U
相电压有效值U为( )。
A.380V B.220V C. 220 V D. 380 V
B
【解题分析】本题主要考查对称星形联结的三相电路的特点。
对称星形联结的三相电路中,线电压的大小是相电压的
倍。
是保证不对称三相负载的相电压
巩固练习
二
4.在三相四线制电路中,中性线的作用是( )。
A.使负载对称 B.使不对称负载相电压对称
C.使不对称负载功率对称 D.无正确答案
【解题分析】本题主要考查中性线的作用。
中性线的作用是保证不对称三相负载的相电压对称。
职教高考·电工技术基础
B
是保证不对称三相负载的相电压
巩固练习
二
职教高考·电工技术基础
5.如果三相对称负载作三角形联结,已知连接在每相负载电路中的电流表 读数为
10A,则线电流用电流表测量,其读数应为( )。
A.10A B.10 A C. D.30A
【解题分析】本题主要考查三相负载作三角形联结的特点。
三相对称负载作三角形联结,线电流的大小等于负载相
电流的。
B
巩固练习
二
6.在同一三相电源作用下,对称三相负载分别作△联结和作Y联结时,
有( )。
A.𝑷𝜟=3𝑷𝒀 B.3𝑷𝜟=𝑷𝒀
C. D.3𝑷𝜟=𝑷𝒀
【解题分析】本题主要考查三相电路的功率。
在同一对称三相交流电源的作用下,同一对称三相负载
作三角形联结时的线电流和总功率是星形联结时的3倍,
即𝑷𝜟=3𝑷𝒀 ; = 。
职教高考·电工技术基础
C
巩固练习
二
职教高考·电工技术基础
7.三相异步电动机旋转磁场的转速与( )。
A.电源的电压成正比
B.电源的频率和磁极对数成正比
C.电源的频率成反比,与磁极对数成正比
D.电源的频率成正比,与磁极对数成反比
D
【解题分析】本题主要考查旋转磁场的转速跟哪些量有关。
旋转磁场的转速(也称同步转速)与电源的频率成正比,
与磁极对数成反比,即 。
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二
8.三相交流异步电动机在运行状态时,转差率S的范围为( )。
A. S = 0 B. 0< S ≤ 1 C. S = 1 D. 1 ≥ S ≥ 0
【解题分析】本题主要考查三相异步电动机工作的必有条件。
电动机在运行状态,0 ≤ n <n 0,所以0< S ≤ 1 。
B
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二
9.不能改变三相异步电动机转速的方法是( )。
A. 改变电源频率 B.改变电源相序 C. 改变磁极对数 D. 改变转差率
,
【解题分析】本题主要考查电动机调速的方法。
调速的方法:改变电源频率;改变三相异步电动机的磁
极对数;改变转差率。
B
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二
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10.控制三相异步电动机正反转的主要方法是改变( )。
A.负载大小 B. 电源电流 C. 电源电压 D. 电源相序
【解题分析】本题主要考查电动机的反转。
三相异步电动机的转动方向与旋转磁场旋转方向一致,
而旋转磁场的旋转方向是由三相电流电源的相序决定
的,所以若要反转,只需将三根相线中任意两根对调
即可。
D
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二
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11.单相异步电动机定子产生的磁场是交变脉动磁场,所以不能自行
启动。( )。
【解题分析】本题主要考查单相异步电动机的启动。
单相异步电动机定子产生的磁场是交变脉动磁场,所以
不能自行启动,单相异步电动机转动的关键是产生一个
启动转矩。
√
巩固练习
二
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12.在中性线接地的“三相四线制”供电系统中,只能采用( )安全
用电措施。
A.保护接零 B.保护接地
C.保护接零和保护接地共用 D.保护接零和保护接地均不能用
【解题分析】本题主要考查安全用电防护措施。
保护接零适用于三相四线制中性线直接接地系统中的
电气设备。
A
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