電工基礎(chǔ)模塊九：三相交流電路和電動機使用教材電工基礎(chǔ)（第2版）主編劉志平蘇永昌

學(xué)習(xí)目標1三相正弦量的概念；2相序的概念；理

解中性線的概念及作用。3掌

握1三相電源的兩種連接方式;2安全用電的防護措施。兩種連接方式下，線電壓與相電壓、線電流與相電流的關(guān)系;三相負載的兩種連接方式;34了

解三相交流電是如何產(chǎn)生的；12三相異步電動機和單相異步電動機的簡單工作原理。計算三相電路的電壓、電流和功率。知

道知道三相異步電動機的降壓起動；12知道安全用電的基本常識。會

知識要點三相交流電動勢的產(chǎn)生

對稱三相電動勢定義：振幅相等、頻率相同，在相位上彼此相差120

的三個電動勢稱為對稱三相電動勢。表達式

第一相(U相)電動勢：

e1=Emsin

t

第二相(V相)電動勢：

e2=Emsin(

t

120

)第三相(W相)電動勢：e3=Emsin(

t

120

)圖像：對稱三相電動勢波形圖與相量圖

相序定義：三相電動勢達到最大值(振幅)的先后次序叫做相序。正相序：e1比e2

超前120

，e2比e3超前120

，而e3又比e1超前120

，稱這種相序稱為正相序或順相序。負相序：如果e1比e3超前120

，e3比e2超前120

，e2

比e1超前120

，稱這種相序為負相序或逆相序。相序是一個十分重要的概念，通常統(tǒng)一規(guī)定技術(shù)標準。一般在配電盤上用黃色標出U相，用綠色標出V相，用紅色標出W相。注意：（順相序）（逆相序）

三相電源的連接星形（Y）聯(lián)結(jié)三角形（

）聯(lián)結(jié)三相電源的連接三相繞組的星形聯(lián)結(jié)定義：電路圖：將三相發(fā)電機三相繞組的末端U2、V2、W2(相尾)連接在一點，始端U1、V1、W1(相頭)分別與負載相連，這種連接方法叫做星形(Y形)聯(lián)結(jié)。星形(Y)聯(lián)結(jié)（1）星形（Y）聯(lián)結(jié)三相繞組的星形聯(lián)結(jié)相線：從三相電源三個相頭U1、V1、W1引出的三根導(dǎo)線叫作端線或

相線，俗稱火線。中性線：Y公共連接點N叫作中性點，從中點引出的導(dǎo)線叫做中性線

或零線。三相四線制供電系統(tǒng)相電壓：每相繞組始端與末端之間的電壓(即相線與中線之間的電壓)

叫做相電壓。線電壓：任意兩個火線之間的電壓叫做線電壓。三相四線制：由三根相線和一根中性線組成的輸電方式叫做三相四線制

(通常在低壓配電中采用)。

提示：通常在低壓配電系統(tǒng)中采用三相四線制供電系統(tǒng)；

在高壓輸電系統(tǒng)中，通常采用只由三根相線組成的

三相三線制供電系統(tǒng)。結(jié)論：（1）三相四線制的相電壓和線電壓都是對稱的。（2）線電壓是相電壓的倍。（3）線電壓的相位超前相應(yīng)的相電壓30°。

三相四線制電源電壓矢量圖定義：將三相發(fā)電機的第二繞組始端V1與第一繞組的末端

U2相連、第三繞組始端W1與第二繞組的末端V2相連、第一繞組始端U1與第三繞組的末端

W2相連，并從三個始端U1、V1、W1引出三根導(dǎo)線分別與負載相連，這種連接方法叫做三角形(

形)聯(lián)結(jié)。三角形（

）聯(lián)結(jié)（2）三角形（

）聯(lián)結(jié)特點：線電壓等于相電壓。（UL=

UP）三相三線制：

這種沒有中性線、只有三根相線的輸電方式

叫做三相三線制。三相負載的連接

三相負載的連接負載的星形（Y）聯(lián)結(jié)負載的三角形（

）聯(lián)結(jié)三相負載的星形聯(lián)結(jié)三相負載的三角形聯(lián)結(jié)（1）負載的星形（Y）聯(lián)結(jié)定義：電路圖：將各相負載的末端U2、V2、W2連在一起接到三相電源的中性線上，把各相負載的首端U1、V1、W1分別接到三相交流電源的三根相線上，這種連接方式稱為三相負載有中性線的星形聯(lián)結(jié)法。負載的星形(Y)聯(lián)結(jié)三相負載的星形聯(lián)結(jié)負載的星形(Y)聯(lián)結(jié)電路特點：三相負載有中性線的星形聯(lián)結(jié)圖（1）負載星形聯(lián)結(jié)時，其線電壓與相電壓的關(guān)系：

（3）負載星形聯(lián)結(jié)中，線電流等于相電流。

（2）對稱負載星形聯(lián)結(jié)，其各相相電流大小相等。

（4）對稱負載星形聯(lián)結(jié)，中性線電流等于零。（2）負載的三角形（

）聯(lián)結(jié)定義：電路圖：三相負載分別接到三相交流電源的每兩根相線之間，負載的這種連接方法叫做三角形聯(lián)結(jié)。負載的三角形（

）聯(lián)結(jié)三相負載的三角形聯(lián)結(jié)三相負載的三角形（

）聯(lián)結(jié)圖：原理圖實際電路圖三相負載三角形聯(lián)結(jié)圖（2）負載三角形聯(lián)結(jié)時，若三相負載對稱，則各相電流的大小相等。

（3）當(dāng)對稱三相負載作三角形聯(lián)結(jié)時，線電流的大小為相電流的倍。

（1）負載三角形聯(lián)結(jié)時，其線電壓與相電壓的關(guān)系：

負載的三角形（

）聯(lián)結(jié)電路特點：三相電路的功率

三相電路的功率有功功率：無功功率：視在功率：

三者的關(guān)系：結(jié)論：（1）在同一三相交流電源的作用下，同一三相負載作三角形（

）

聯(lián)結(jié)時的功率是其作星形（Y）聯(lián)結(jié)時功率的3倍；（2）在同一三相交流電源的作用下，同一三相負載作三角形聯(lián)結(jié)時

的線電流是其作星形聯(lián)結(jié)時線電流的3倍。三相籠型異步電動機

三相異步電動機定子：電動機的靜止部分轉(zhuǎn)子：電動機的旋轉(zhuǎn)部分鐵心：電動機的磁路部分。定子繞組：電動機的電路部分。機座：固定鐵心和定子繞組。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組風(fēng)葉（作用：輸出機械轉(zhuǎn)矩）

旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場：當(dāng)空間彼此相差120

的三個相同線圈通入對稱三相交流電，

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)。

三相繞組電流的波形圖

旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速公式：

旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速：

旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0與電源頻率成正比，與磁極對數(shù)成反比。上式中：f---三相交流電源的頻率；p---旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)；n0---旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，單位：r/min。注意：旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向決定于流入定子繞組電流的相序，旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子間的相對運動，使轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子受到電磁力矩作用，沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向，并低于同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。

三相異步電動機的工作原理轉(zhuǎn)差率調(diào)速定義：表達式：異步電動機的同步轉(zhuǎn)速n0與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差n，即n0－n叫做轉(zhuǎn)速差。轉(zhuǎn)速差（n0－n）與同步轉(zhuǎn)速n0之比，叫做異步電動機的轉(zhuǎn)差率。

或n=(1–s)n0在負載不變的情況下，改變異步電動機的轉(zhuǎn)速n，叫做調(diào)速。表達式：定義：調(diào)速方法變頻調(diào)速（f）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速（s）變級調(diào)速（p）正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)異步電動機的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的方向一致，而旋轉(zhuǎn)磁場的方向取決于三相電源的相序。所以，要使電動機正轉(zhuǎn)，則用電源的相序。

三相異步電動機的啟動全壓起動：降壓起動串電阻降壓起動星形-三角形換接起動自耦降壓起動

加在定子繞組的起動電壓是電動機的

額定電壓，這樣的起動叫全壓起動。正轉(zhuǎn)：反轉(zhuǎn)：

若要反轉(zhuǎn)，只要將三根相線中任意兩根對調(diào)即可使電動機反轉(zhuǎn)。

三相異步電動機的制動反接制動：能耗制動：在斷電的同時，接通直流電源，直流電源產(chǎn)生的磁場是固定的，而轉(zhuǎn)子由于慣性轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電流與直流電磁場相互作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向，恰好與電動機的轉(zhuǎn)向相反，起到制動的作用。在電動機停車時，將三根電線中的任意兩根對調(diào)，產(chǎn)生反轉(zhuǎn)矩，起到制動作用。單相異步電動機的啟動

單相異步電動機的啟動：單相異步電動機定子所產(chǎn)生的磁場是一個交變而脈動的磁場，所以單相異步電動機不能自行啟動，單相異步電動機轉(zhuǎn)動的關(guān)鍵是產(chǎn)生一個啟動轉(zhuǎn)矩。

直流電機的分類并勵電機：勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。串勵電機：勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。復(fù)勵電機：復(fù)勵電機的主磁極上有兩個勵磁繞組，一個

與電樞繞組串聯(lián)，另一個與電樞繞組并聯(lián)。安全用電

觸電的方式單相觸電:兩相觸電:跨步電壓觸電懸浮電壓引起的觸電

電對人體的傷害電擊：指電流直接傷害人體；電傷：指電事故間接傷及人體。（如：電弧、電火花等。）當(dāng)人的一只手接觸到一相帶電體時，就會發(fā)生單相觸電。當(dāng)人的兩只手同時接觸兩相帶電的導(dǎo)線時，不論低壓電網(wǎng)的中性點是否接地，都會發(fā)生兩相觸電事故。注意：一般情況下，規(guī)定36V以下電壓為安全電壓。如果在金屬架或潮濕的場所工作，那么安全電壓等級還要降低，通常為24V或12V。

防護措施（1）正確安裝用電設(shè)備。（2）電氣設(shè)備的保護接地

在正常情況下，將電氣設(shè)備的金屬外殼用導(dǎo)線和大地可靠連接起來，

叫做保護接地。（適用于中性點不接地的低壓系統(tǒng)中）

（3）電氣設(shè)備的保護接零

將電氣設(shè)備正常情況下不帶電的金屬外殼與中性線連接起來，稱為

保護接零。（適用于三相四線制中性線直接接地系統(tǒng)中的電氣設(shè)備）

（4）使用漏電保護裝置

（5）在同一供電線路上，不允許同時采用保護接地和保護接零這兩項

措施。

常用的安全用電防護措施(一)填空題1.若對稱三相電動勢U相為eU=Emsin（100πt+30°），則其余兩項電動勢的

表達式分別為

和

。2.三相電路的三相負載有

和

兩種連接方式。

自測練習(xí)e=Emsin（100πt+150°）Ve=Emsin（100πt-90°）V星形三角形3.三相異步電動機主要由

和

兩部分組成。轉(zhuǎn)子定子4.三相照明電路采用

連接方式。5.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速可以通過改變

和

來實現(xiàn)。6.使用電動機實現(xiàn)反轉(zhuǎn)的方法是

。7.常用的降壓起動方法有

和

。三相四線制電源頻率磁極對數(shù)對調(diào)任意兩根電源線自耦變壓器降壓起動Y-△換接降壓起動36V120°

兩種相8.安全電壓一般規(guī)定為

。9.三相四線制供電系統(tǒng)一般可以提供

電壓。10.相線與中性線之間的電壓叫做

電壓。11.三相電動勢相位上相差

。12.三相負載采用三角形聯(lián)結(jié)時相電流和線電流的關(guān)系為

。13.三相電路的三相負載有

和

兩種連接方式。14.三相四線制中負載對稱時中性線中電流為

。15.同一三相電源作用下，負載采用星形和三角形兩種連接方式時總功率

。星形三角形零不變(二)判斷題1.負載為星形聯(lián)結(jié)的三相正弦交流電路中,線電流與相電流大小相等。（）2.對稱三相電路,其總有功功率為一相有功功率的三倍。（）3.三相電路線電壓與線電流之比為導(dǎo)線的阻抗。（）√×√4.對稱三相負載,無論是星形聯(lián)結(jié)還是三角形聯(lián)結(jié),在同一電源上取用功率相等。（

）

5.三相四線制負載采用星形聯(lián)結(jié)時,線電壓等于√3倍的相