电工基本知识培训教程

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1、建筑设备工程建筑设备工程主编：刘昌明鲍东杰电工基本知识电工基本知识全有文档 目录目录电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法1单相交流电路单相交流电路2三相交流电路三相交流电路3 3变压器变压器4三相异步电动机三相异步电动机3 5Back案例导入案例导入一、某新入住小区在装修期间，多次发生整栋楼停电事一、某新入住小区在装修期间，多次发生整栋楼停电事件，而且每次停电后送电时间都很长。业主投诉到物业件，而且每次停电后送电时间都很长。业主投诉到物业公司，物业公司让找供电局。供电局说是物业公司管理公司，物业公司让找供电局。供电局说是物业公司管理的问题。请问：小区停电的原因有哪些？如何区分责

2、任的问题。请问：小区停电的原因有哪些？如何区分责任？二、某业主在装修新房的过程中提出想把卧室控制的灯二、某业主在装修新房的过程中提出想把卧室控制的灯既能在门口控制，也能在床边控制。你能帮他实现吗？既能在门口控制，也能在床边控制。你能帮他实现吗？1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法 电路就是电流所经过的路径，电路为一闭合回路。电路就是电流所经过的路径，电路为一闭合回路。电路由电源、中间环节和负载组成，电路由电源、中间环节和负载组成，如图如图12-1（a）所示）所示。1电源电源 电源，即电能的源泉，是推动电路中电流流动的原电源，即电能的源泉，是推动电路中电流流动的原动力。电源是

3、指电路中供给电能的设备，动力。电源是指电路中供给电能的设备，如图如图12-1（a）中的电池，它的作用是将非电形式的能量转换为电能。中的电池，它的作用是将非电形式的能量转换为电能。如电池将化学能转换为电能，发电机将机械能转换为电如电池将化学能转换为电能，发电机将机械能转换为电能等。能等。1.1 电路及其组成电路及其组成2中间环节中间环节 中间环节主要包括连接导线和一些控制、保护电器中间环节主要包括连接导线和一些控制、保护电器等，它们将电源和负载连接成一个闭合回路，在电路中等，它们将电源和负载连接成一个闭合回路，在电路中起传输、分配电能以及保护等作用。起传输、分配电能以及保护等作用。3负载负载 负

4、载是指用电设备，即电路中消耗电能的设备，它负载是指用电设备，即电路中消耗电能的设备，它的作用是将电能转换为其他形式的能量。如电灯将电能的作用是将电能转换为其他形式的能量。如电灯将电能转换为光能，电炉将电能转换为热能，电动机将电能转转换为光能，电炉将电能转换为热能，电动机将电能转换为机械能等。换为机械能等。1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法图12-1电路的组成及电路模型(a) 电路的组成;（b） 电路模型（电路图）Back 将实际器件抽象成理想化的模型，用一些规定的图将实际器件抽象成理想化的模型，用一些规定的图形符号来

5、表示，绘制成电路模型，即电路图。形符号来表示，绘制成电路模型，即电路图。 如图如图12-1（a）所示）所示的实际电路就可以用的实际电路就可以用图图12-1（b）所示）所示的电路模型表示，其中电池用电动势的电路模型表示，其中电池用电动势E和内和内电阻电阻R0表示，灯泡用负载电阻表示，灯泡用负载电阻RL表示，开关用无接触电表示，开关用无接触电阻的理想开关阻的理想开关K表示。由于金属导线的电阻相对于负载表示。由于金属导线的电阻相对于负载电阻来说很小，一般可以忽略不计，即认为它是理想导电阻来说很小，一般可以忽略不计，即认为它是理想导线。线。1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法1.2

6、 电路模型电路模型1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法图12-1电路的组成及电路模型(a) 电路的组成;（b） 电路模型（电路图）Back1电流电流 电路中的带电粒子（电子和离子）受到电源电场力电路中的带电粒子（电子和离子）受到电源电场力的作用，形成有规则的定向运动，称为的作用，形成有规则的定向运动，称为电流电流。电流的大。电流的大小是用单位时间内通过导体某一横截面积的电荷量来度小是用单位时间内通过导体某一横截面积的电荷量来度量的，称为量的，称为电流强度电流强度，简称，简称电流电流。电流的正方向规定为。电流的正方向规定为正电荷的移动方向。正电荷的移动方向。 大小和方向均不随

7、时间变化的电流称为大小和方向均不随时间变化的电流称为直流电流直流电流，电流强度的符号用电流强度的符号用I表示，即表示，即I=Q/t。在国际单位制中，。在国际单位制中，电流强度的单位为安培，简称安（电流强度的单位为安培，简称安（A）。）。1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法1.3 电路的基本物理量电路的基本物理量2电位电位 电位表示电场中某一点所具有的电位能。一般指定电位表示电场中某一点所具有的电位能。一般指定电路中一点为参考点（在电力系统中指定大地为参考点）电路中一点为参考点（在电力系统中指定大地为参考点），且规定该参考点的电位为零。电场力将单位正电荷从，且规定该参考点的电

8、位为零。电场力将单位正电荷从A点沿任意路径移到参考点所做的功称为点沿任意路径移到参考点所做的功称为A点的电位或电点的电位或电势，用势，用VA表示，单位为伏特，简称伏（表示，单位为伏特，简称伏（V）。）。1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法3电压电压 电场力把单位正电荷从电场的电场力把单位正电荷从电场的A点移到点移到B点所做的功，点所做的功，称为称为AB两点间的电压，用两点间的电压，用UAB表示，即表示，即UAB=WAB/Q。显。显然，电路中某两点间的电位差等于该两点间的电压，即然，电路中某两点间的电位差等于该两点间的电压，即VA-VB=UAB。当然，电压的单位也为伏特。当然

9、，电压的单位也为伏特。1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法4电动势电动势 在电源内部，非电场力将单位正电荷从电源的低电在电源内部，非电场力将单位正电荷从电源的低电位端（负极）移到高电位端（正极）所做的功，称为位端（负极）移到高电位端（正极）所做的功，称为电电源的电动势源的电动势，用符号，用符号E表示，电动势的单位也是伏特。表示，电动势的单位也是伏特。5电阻电阻 导体阻碍电流通过的能力，称为导体阻碍电流通过的能力，称为电阻电阻，用，用R表示，表示，单位为欧姆，简称欧（单位为欧姆，简称欧（）。）。1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法6电功率电功率 单位时间内

10、电流所做的功称为单位时间内电流所做的功称为电功率电功率，简称功率，简称功率，用符号用符号P表示，单位为瓦特，简称瓦（表示，单位为瓦特，简称瓦（W）。）。 根据电流、电压、功率的定义，根据电流、电压、功率的定义， P=W/t= UI1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法1欧姆定律欧姆定律 当电阻两端加上电压时，电阻中就会有电流通过。当电阻两端加上电压时，电阻中就会有电流通过。实验证明：在一段没有电动势而只有电阻的电路中，电实验证明：在一段没有电动势而只有电阻的电路中，电流的大小与电阻两端的电压高低成正比，与电阻的大小流的大小与电阻两端的电压高低成正比，与电阻的大小成反比。这一规

11、律称为欧姆定律，用公式表示如下：成反比。这一规律称为欧姆定律，用公式表示如下： I=U/R1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法1.4 电路的基本定律电路的基本定律2克希荷夫（克希荷夫（Kirchhoff）定律）定律 支路支路 电路中通过同一电流的每个分支称为支路。电路中通过同一电流的每个分支称为支路。图图12-2中的中的ab、cd、ef均是支路。均是支路。 节点节点 电路中三条或三条以上支路的联结点称为电路中三条或三条以上支路的联结点称为节点。节点。图图12-2中中a、b两点为节点。两点为节点。 回路回路 电路中任一闭合路径称为回路。电路中任一闭合路径称为回路。图图12-2

12、中中的的abdca、aefba、aefbdca均是回路，均是回路， 其中回路其中回路abdca和和aefba内部不包含支路，称为内部不包含支路，称为网孔网孔。 任何复杂电路都有三条以上的支路、两个以上的节任何复杂电路都有三条以上的支路、两个以上的节点和两个以上的回路。点和两个以上的回路。1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法（1） 克希荷夫电流定律（克希荷夫电流定律（KCL） 克希荷夫电流定律是用来确定联结在同一节点上各克希荷夫电流定律是用来确定联结在同一节点上各支路电流间的关系。支路电流间的关系。 克希荷夫电流定律指出：克希荷夫电流定律指出：在任一瞬时，流入电路中在任一瞬时

13、，流入电路中任一节点的电流之和等于流出该节点的电流之和，即任一节点的电流之和等于流出该节点的电流之和，即 I入入=I出出 (12-2) 如果规定流入节点的电流为正号，流出节点的电流如果规定流入节点的电流为正号，流出节点的电流为负号，则上式可改写为为负号，则上式可改写为 I=0 (12-3)1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法 因此，克希荷夫电流定律也可表述为：在任一瞬时，因此，克希荷夫电流定律也可表述为：在任一瞬时，电路中任一个节点上电流的代数和等于零。电路中任一个节点上电流的代数和等于零。 克希荷夫电流定律通常应用于节点，但也可以把它克希荷夫电流定律通常应用于节点，但也可

14、以把它推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面，推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面，如图如图12-3所示所示，IA+IB+IC=0。1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法【例例12-1】图图12-4表示某复杂电路中的一个节点表示某复杂电路中的一个节点a。已知。已知I1=-6A，I2=3A，I3=8A，假设通过，假设通过R的电流的电流I4的参考方向的参考方向如图所示，试求通过如图所示，试求通过R的电流的电流I4。【解解】根据克希荷夫电流定律列出电流方程为：根据克希荷夫电流定律列出电流方程为： I入入=I1+I4=I出出=I2+I3 I4=I2+I3-I1=3+8-(-6)

15、=17(A) I4为正值，表明与假设的参考方向相同，通过为正值，表明与假设的参考方向相同，通过R的的电流电流I4的实际方向是流入的实际方向是流入a点的。点的。1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法（2） 克希荷夫电压定律（克希荷夫电压定律（KVL） 克希荷夫电压定律指出：在任一瞬时，沿电路任一克希荷夫电压定律指出：在任一瞬时，沿电路任一回路顺时针或逆时针绕行一周，回路中各段电压的代数回路顺时针或逆时针绕行一周，回路中各段电压的代数和恒等于零（一般取电位升为正，电位降为负），或电和恒等于零（一般取电位升为正，电位降为负），或电位升等于电位降。即位升等于电位降。即 U=0 或或

16、U升升=U降降1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法【例例12-2】在图在图12-5中中，E1=50V，E2=100V，E3=25V，R1=15，R2=15，R3=10，R4=10，求回路中的电流。，求回路中的电流。【解解】假设回路绕行方向为顺时针，回路电流为假设回路绕行方向为顺时针，回路电流为I，回路，回路电流的参考方向也为顺时针。根据电流的参考方向也为顺时针。根据KVL列出方程如下：列出方程如下： U升升=U降降 E1+E2=R1I+R2I+E3+R4I+R3I解得：解得： I=(E1+E2-E3)/(R1+R2+R3+R4)=(50+100-25)/(15+15+10+

17、10)=2.5(A)1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法图12-2 复杂电路Back1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法图12-3 KCL的扩展应用Back1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法图12-4 例12-1图Back1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法图12-5 例12-2图Back1电阻的串联电阻的串联(图图12-6) 如果多个电阻顺序相联，并且在这些电阻中通过同如果多个电阻顺序相联，并且在这些电阻中通过同一电流，这样的联结方式称为电阻的串联。串联等

18、效电一电流，这样的联结方式称为电阻的串联。串联等效电阻的计算公式为：阻的计算公式为： R=R1+R2+Rn1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法1.5 电路的分析计算方法电路的分析计算方法1.5.1 电阻的串并联电阻的串并联2电阻的并联电阻的并联(图图12-7) 如果多个电阻联结在两个公共的节点之间，每个电如果多个电阻联结在两个公共的节点之间，每个电阻上施加同一电压，这样的联结方式称为电阻的并联。阻上施加同一电压，这样的联结方式称为电阻的并联。 并联等效电阻的计算公式为：并联等效电阻的计算公式为： 1/R=1/R1+1/R2+1/Rn1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及

19、其基本分析方法1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法图12-6 电阻的串联Back1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法图12-7 电阻的并联Back 支路电流法计算电路的步骤为：支路电流法计算电路的步骤为： （1） 标出各支路电流的方向。如果不能确定电流标出各支路电流的方向。如果不能确定电流的实际方向，可先任意假设一个方向。最后根据计算得的实际方向，可先任意假设一个方向。最后根据计算得到的电流值是正还是负，判别实际方向与假设方向一致到的电流值是正还是负，判别实际方向与假设方向一致或相反。或相反。 （2） 根据克希荷夫电流定律，对根据克希荷夫电流定律，对n个

20、节点列出（个节点列出（n-1）个独立的电流方程式。所谓独立的电流方程，一般是）个独立的电流方程式。所谓独立的电流方程，一般是指在方程中至少包含一个在其他方程中没有出现过的新指在方程中至少包含一个在其他方程中没有出现过的新支路电流。支路电流。1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法1.5.2 支路电流法支路电流法 （3） 根据克希荷夫电压定律，对各回路列出根据克希荷夫电压定律，对各回路列出b-（n-1）个独立的电压方程式。独立的电压方程数等于电路的）个独立的电压方程式。独立的电压方程数等于电路的网孔数。网孔是指内部不包含其他支路的回路。具有网孔数。网孔是指内部不包含其他支路的回路

21、。具有b个个支路、支路、n个节点的电路中，网孔数为个节点的电路中，网孔数为b-（n-1）个。）个。 （4） 解联立方程组，求出各未知的支路电流。解联立方程组，求出各未知的支路电流。 上面根据克希荷夫电流定律和电压定律一共可列出上面根据克希荷夫电流定律和电压定律一共可列出（n-1）+b-（n-1）b个独立方程，所以能解出个独立方程，所以能解出b个个支路电流。支路电流。1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法【例例12-3】试求试求图图12-8所示所示电路的各支路电流。电路的各支路电流。【解解】在电路图中标出电流和回路绕行方向，根据在电路图中标出电流和回路绕行方向，根据KCL与与K

22、VL列出列出方程为：方程为： 对节点对节点A:I1+I2=I3 对回路对回路1:E1=R1I1+R3I3 对回路对回路2:E2=R2I2+R3I3 将已知数据代入上面的方程，得：将已知数据代入上面的方程，得：I1+I2-I3=0 I1+4I3=12 I2+4I3=6 解联立方程组得：解联立方程组得：I1=4A I2=-2A I3=2A 1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法1 电路的组成及其基本分析方法电路的组成及其基本分析方法图12-8 例12-3图Back2 单相交流电路单相交流电路 大小和方向均随时间作周期性变化且平均值为零的大小和方向均随时间作周期性变化且平均值为零的

23、电动势、电压和电流统称为电动势、电压和电流统称为交流电交流电。交流电的波形可以。交流电的波形可以为正弦、三角形或矩形等。其中随时间作正弦规律变化为正弦、三角形或矩形等。其中随时间作正弦规律变化的电动势、电压和电流，称为的电动势、电压和电流，称为正弦交流电正弦交流电，正弦交流电，正弦交流电流的波形流的波形如图如图12-9所示所示。 正弦交流电的瞬时值可用正弦函数表示，正弦交流电的瞬时值可用正弦函数表示， 如图如图12-9所示正弦交流电流可表示为：所示正弦交流电流可表示为： i=Imsin(t+) (12-6) 角频率、幅值和初相位称为角频率、幅值和初相位称为正弦电量的三要素正弦电量的三要素。2.

24、1 正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素1频率、周期与角频率频率、周期与角频率 正弦交流电作周期性变化一次所需的时间称为正弦交流电作周期性变化一次所需的时间称为周期周期T，单位是秒，单位是秒(s)。每秒内变化的次数称为。每秒内变化的次数称为频率频率f，其单位是，其单位是赫兹（赫兹（Hz）。）。 正弦交流电每秒内变化的电角度称为正弦交流电每秒内变化的电角度称为角频率角频率，其，其单位是弧度秒（单位是弧度秒（rads）。显然，频率、周期与角频）。显然，频率、周期与角频率的关系为率的关系为 =2f=2/T2 单相交流电路单相交流电路2幅值与有效值幅值与有效值 正弦交流电在任一瞬间的值称为瞬时值，用小

25、写字正弦交流电在任一瞬间的值称为瞬时值，用小写字母来表示，如母来表示，如i、u、e分别表示电流、电压、电动势的瞬分别表示电流、电压、电动势的瞬时值。瞬时值中最大的值称为幅值或最大值，用带下标时值。瞬时值中最大的值称为幅值或最大值，用带下标m的大写字母来表示，如的大写字母来表示，如Im、Um和和Em分别表示电流、电分别表示电流、电压和电动势的幅值。压和电动势的幅值。 当一个直流电流和一个交流电流在该交流电的一个当一个直流电流和一个交流电流在该交流电的一个周期内通过相同的电阻产生的热量相等时的该直流电流周期内通过相同的电阻产生的热量相等时的该直流电流值称为该交流电流的有效值。值称为该交流电流的有效

26、值。2 单相交流电路单相交流电路2 单相交流电路单相交流电路3相位、初相位与相位差相位、初相位与相位差 交流电的频率、周期与角频率要素表示交流电变化交流电的频率、周期与角频率要素表示交流电变化的快慢，交流电的幅值与有效值要素表示交流电的大小，的快慢，交流电的幅值与有效值要素表示交流电的大小，表示交流电变化的起点的要素就是相位、初相位。表示交流电变化的起点的要素就是相位、初相位。 以交流电流以交流电流i=Imsin(t+)为例，我们把为例，我们把(t+)称为称为正弦交流电的相位角或相位，正弦交流电的相位角或相位，t=0时的相位角即时的相位角即，称为，称为初相角或初相位初相角或初相位，简称，简称初

27、相初相。初相位的取值范围一般规。初相位的取值范围一般规定为定为-。2 单相交流电路单相交流电路 对于两个同频率正弦交流电的相位角之差，称为对于两个同频率正弦交流电的相位角之差，称为相相位差位差。设两个同频率正弦交流电流分别为：。设两个同频率正弦交流电流分别为： i1=Im1sin(t+1), i2=Im2sin(t+2)则则i1、i2的相位差的相位差=(t+1)-(t+2)=1-2，即两个同频，即两个同频率正弦交流电的相位差就是它们的初相位之差。率正弦交流电的相位差就是它们的初相位之差。 在相位差满足在相位差满足-时，若时，若0，称电流，称电流i1超前电超前电流流i2角；若角；若0，称电流，称

28、电流i1滞后电流滞后电流i2角；若角；若=0，称，称电流电流i1和电流和电流i2同相位，简称同相；若同相位，简称同相；若=，称电流，称电流i1和和电流电流i2反相位，简称反相。反相位，简称反相。2 单相交流电路单相交流电路 在在图图12-10（a）中，电流中，电流i1超前电流超前电流i2角，或称电流角，或称电流i2滞后电流滞后电流i1角；在角；在图图12-10（b）中，电流中，电流i1和电流和电流i2同同相位，电流相位，电流i1和电流和电流i3反相位，电流反相位，电流i2和电流和电流i3反相位。反相位。2 单相交流电路单相交流电路2 单相交流电路单相交流电路图12-9 正弦交流电流的波形Bac

29、k2 单相交流电路单相交流电路图12-10 用波形图表示的相位差Back 设正弦交流电压设正弦交流电压u=Umsin(t+)，其波形，其波形如图如图12-11所示所示。在直角坐标系中，以坐标原点。在直角坐标系中，以坐标原点O为中心，作逆时为中心，作逆时针方向旋转的向量。向量的长度为电压的最大值针方向旋转的向量。向量的长度为电压的最大值Um，旋，旋转的角速度为转的角速度为，t0时向量与横轴的夹角时向量与横轴的夹角为正弦交流为正弦交流电压的初始角。这个向量在纵轴上的投影即为该电压的电压的初始角。这个向量在纵轴上的投影即为该电压的瞬时值。瞬时值。t0时，时，u0=Umsin；tt1时，时，u1=Um

30、sin(t1+)，向量与横轴的夹角为，向量与横轴的夹角为(t1+)。这样，。这样，用旋转向量既能表示正弦交变量的三要素（幅值、角频用旋转向量既能表示正弦交变量的三要素（幅值、角频率、初相位），又能表达出正弦交变量的瞬时值。所以率、初相位），又能表达出正弦交变量的瞬时值。所以用旋转向量可以完善地表示正弦交流电。用旋转向量可以完善地表示正弦交流电。2 单相交流电路单相交流电路2.2 正弦交流电的相量表示正弦交流电的相量表示2 单相交流电路单相交流电路图12-11 用相量表示正弦交流电Back1纯电阻电路纯电阻电路 在交流电路中常常遇到照明白炽灯、电阻炉、电烙在交流电路中常常遇到照明白炽灯、电阻炉、

31、电烙铁等电阻性负载，它们的电阻在电路中起主要作用，电铁等电阻性负载，它们的电阻在电路中起主要作用，电感、电容的影响很小，可以忽略，这种电路称为感、电容的影响很小，可以忽略，这种电路称为纯电阻纯电阻电路电路，如图如图12-13所示所示。2 单相交流电路单相交流电路2.3 单一参数的交流电路单一参数的交流电路（1） 电压与电流的关系电压与电流的关系 在交流电路中电压和电流的方向是不断变化的，为在交流电路中电压和电流的方向是不断变化的，为了分析方便起见，假定电压和电流的正方向了分析方便起见，假定电压和电流的正方向如图如图12-13(a)所示所示，并且假定电压的初相角为，并且假定电压的初相角为0，即以

32、电压作为参考矢，即以电压作为参考矢量，则设加在负载电阻量，则设加在负载电阻R两端的正弦交流电压为两端的正弦交流电压为 u=2Usint式中式中U为电压有效值，由欧姆定律可得电路的电流瞬时为电压有效值，由欧姆定律可得电路的电流瞬时值为值为 i=u/R=2U/Rsint=2Isin2 单相交流电路单相交流电路2 单相交流电路单相交流电路 上式表明，通过电阻的电流和加在电阻两端的电压具上式表明，通过电阻的电流和加在电阻两端的电压具有相同的频率和相位，且电流与电压的有效值满足欧姆定有相同的频率和相位，且电流与电压的有效值满足欧姆定律，即律，即 有效值：有效值：I=U/R 相位：同相位（相位差相位：同相

33、位（相位差=0） 将电压、电流用相量表示为将电压、电流用相量表示为 电阻电路中电压、电流的波形图和相量图电阻电路中电压、电流的波形图和相量图如图如图12-13(b)、（、（c）所示）所示。（2） 功率关系功率关系 在交流电阻电路中，由于电压和电流随时间按正弦在交流电阻电路中，由于电压和电流随时间按正弦规律变化，电阻规律变化，电阻R上每一瞬间所消耗的功率上每一瞬间所消耗的功率P称为瞬时功称为瞬时功率。它等于瞬时电压率。它等于瞬时电压u和瞬时电流和瞬时电流i的乘积，可表示为的乘积，可表示为 p=ui=2UIsin2t=UI(1-cos2t)由上式可见，由上式可见，p是由两部分组成的，第一部分是常数

34、是由两部分组成的，第一部分是常数UI；第二部分是幅值第二部分是幅值UI，并以，并以2的角频率随时间而变化的交的角频率随时间而变化的交变量变量UIcos2t，瞬时功率变化曲线，瞬时功率变化曲线如图如图12-13（d）所示）所示。2 单相交流电路单相交流电路 瞬时功率在一个周期内的平均值，称为平均功率或瞬时功率在一个周期内的平均值，称为平均功率或有功功率有功功率P，即，即 P=UI=I2R式中式中,U、I均为正弦电压、电流的有效值，平均功率的单均为正弦电压、电流的有效值，平均功率的单位为瓦（位为瓦（W）或千瓦（）或千瓦（kW）。）。 电阻电路中消耗的电能量为电阻电路中消耗的电能量为 W=Pt=UI

35、t=I2Rt2 单相交流电路单相交流电路【例例12-4】一单相一单相220V、1000W的电炉，接在的电炉，接在50Hz、220V的交流电源上，试求电炉的电阻、电流和使用的交流电源上，试求电炉的电阻、电流和使用8h消消耗的电能是多少度耗的电能是多少度?【解解】电炉的电阻电炉的电阻 R=U2/P=2202/1000=48.4() 电炉的电流电炉的电流 I=P/U=1000/220=4.55(A) 消耗的电能消耗的电能 W=Pt=10008=8(kWh)2 单相交流电路单相交流电路2纯电感电路纯电感电路（1） 电压与电流的关系电压与电流的关系 将电感线圈接入正弦交流电路中，因为电流是交变将电感线圈

36、接入正弦交流电路中，因为电流是交变的，所以线圈中会产生自感电动势的，所以线圈中会产生自感电动势eL。交流电压。交流电压u、电流、电流i和自感电动势和自感电动势eL的正方向的正方向如图如图12-14(a)所示所示。 设通过电感线圈设通过电感线圈L的电流为的电流为 i=2Isint 根据电磁感应定律，线圈上产生的自感电动势为根据电磁感应定律，线圈上产生的自感电动势为 eL=-Ldi/dt2 单相交流电路单相交流电路 当电感线圈的电阻忽略不计时，自感电动势当电感线圈的电阻忽略不计时，自感电动势eL必与必与外加电压外加电压u相平衡，因此电压、电流的瞬时值关系为相平衡，因此电压、电流的瞬时值关系为 u=

37、-eL=Ldi/dt=2LIsin(t+90)=2Usin(t+90)上式表明，通过线圈的电流与电源电压、自感电动势具上式表明，通过线圈的电流与电源电压、自感电动势具有相同的频率。但是它们的相位不同，电流滞后电压有相同的频率。但是它们的相位不同，电流滞后电压90（即（即1/4周期），自感电动势与外加电压是相平衡的，周期），自感电动势与外加电压是相平衡的，任何时刻都是大小相等，方向相反，其波形图和相量图任何时刻都是大小相等，方向相反，其波形图和相量图如图如图12-14（b）、（）、（c）所示）所示。它们的关系式为。它们的关系式为 有效值有效值: U=LI=2fLI=XLI 相位相位: 电压超前电

38、流电压超前电流90（相位差（相位差=90）2 单相交流电路单相交流电路2 单相交流电路单相交流电路（2） 功率关系功率关系 电感电路的瞬时功率等于电压、电流瞬时值的乘积，电感电路的瞬时功率等于电压、电流瞬时值的乘积，即即 p=ui=2UIsin（t+90）sint=UIsin2t 由上式可见，瞬时功率的幅值为由上式可见，瞬时功率的幅值为UI，而角频率为电压、，而角频率为电压、电流角频率的两倍。瞬时功率的变化曲线电流角频率的两倍。瞬时功率的变化曲线如图如图12-14（d）所示所示。 在一个周期内的平均功率（或称有功功率）为在一个周期内的平均功率（或称有功功率）为【例例12-5】正弦交流电源电压正

39、弦交流电源电压U=220V，f=50Hz，接上电，接上电感线圈的电感感线圈的电感L=0.05H，电阻可忽略不计。试求通过线，电阻可忽略不计。试求通过线圈中的电流圈中的电流I、有功功率、有功功率P和无功功率和无功功率QL为多少？为多少？【解解】XL=L=2fL=2500.0515.71() I=U/XL=220/15.7114.0(A) P=0 QL=UI=22014=3080(var)2 单相交流电路单相交流电路3纯电容电路纯电容电路（1） 电压与电流的关系电压与电流的关系 将电容接入正弦交流电路中，因为电源电压将电容接入正弦交流电路中，因为电源电压u是交变是交变的，所以电容器极板上的电荷也是

40、交变的（的，所以电容器极板上的电荷也是交变的（Q=CU），），即电容器作周期性的充放电，因而在电路中就形成了电即电容器作周期性的充放电，因而在电路中就形成了电流流i，它们的正方向，它们的正方向如图如图12-5（a）所示）所示。 设电源电压设电源电压u=2Usint，则电流为，则电流为 i=Cdu/t=Cd(2Usint)/dt =2UCsin(t+90) =2Isin(t+90)2 单相交流电路单相交流电路 上式表明，在电容电路中，电流上式表明，在电容电路中，电流i和电压和电压u具有相同具有相同的频率，在相位关系上，电流超前电压的频率，在相位关系上，电流超前电压90（即（即1/4周期），周期）

41、，其波形图和相量图其波形图和相量图如图如图12-15（b）、（）、（c）所示）所示。它们的。它们的关系式为关系式为 有效值有效值: I=UC=U2fC=U/XC 相位相位: 电压滞后电流电压滞后电流90（相位差（相位差=-90）2 单相交流电路单相交流电路2 单相交流电路单相交流电路2） 功率关系功率关系 电容电路的瞬时功率为电容电路的瞬时功率为 p=ui=2UIsin(t+90)=UIsin2t 由上式可见，瞬时功率幅值为由上式可见，瞬时功率幅值为UI，而角频率为电压、电，而角频率为电压、电流角频率的两倍，瞬时功率的变化曲线流角频率的两倍，瞬时功率的变化曲线如图如图12-15（d）所示）所示

42、 在一个周期内的平均功率（有功功率）为在一个周期内的平均功率（有功功率）为 这种交换能量的规模可以用无功功率这种交换能量的规模可以用无功功率QC表示，其关系为表示，其关系为 QC=UI=U2/XC=I2XC【例例12-6】将一个将一个2F的电容器接在的电容器接在220V、50Hz的正弦的正弦交流电源上，试求通过电容器的电流交流电源上，试求通过电容器的电流I、有功功率、有功功率P和无和无功功率功功率QC为多少？为多少？【解解】XC=1/(C)=1/(2fC)=1/(250210-6)1591.55() I=U/XC=220/1591.550.14(A) P=0 QC=UI=2200.14=30.

43、8(var)2 单相交流电路单相交流电路2 单相交流电路单相交流电路图12-13纯电阻电路（a） 电路图；（b） 电压电流波形图;（c） 相量图;（d） 功率曲线Back2 单相交流电路单相交流电路图12-13纯电阻电路（a） 电路图；（b） 电压电流波形图;（c） 相量图;（d） 功率曲线Back2 单相交流电路单相交流电路图12-13纯电阻电路（a） 电路图；（b） 电压电流波形图;（c） 相量图;（d） 功率曲线Back2 单相交流电路单相交流电路图12-13纯电阻电路（a） 电路图；（b） 电压电流波形图;（c） 相量图;（d） 功率曲线Back2 单相交流电路单相交流电路图12-14

44、 纯电感电路（a） 电路图；（b） 电压、电流波形图；（c）相量图；（d）功率曲线Back2 单相交流电路单相交流电路图12-14 纯电感电路（a） 电路图；（b） 电压、电流波形图；（c）相量图；（d）功率曲线Back2 单相交流电路单相交流电路图12-14 纯电感电路（a） 电路图；（b） 电压、电流波形图；（c）相量图；（d）功率曲线Back2 单相交流电路单相交流电路图12-15纯电容电路（a）电路图；（b）电压、电流波形图；（c）相量图；（d）功率曲线Back2 单相交流电路单相交流电路图12-15纯电容电路（a）电路图；（b）电压、电流波形图；（c）相量图；（d）功率曲线Back2

45、 单相交流电路单相交流电路图12-15纯电容电路（a）电路图；（b）电压、电流波形图；（c）相量图；（d）功率曲线Back2 单相交流电路单相交流电路1电流和电压的关系电流和电压的关系 如图如图12-16(a）所示）所示，电路中的电阻，电路中的电阻R和电感和电感L均通过同均通过同一电流，如果电源电压一电流，如果电源电压u为正弦交流量，则电流为正弦交流量，则电流i与电阻上与电阻上的电压的电压uR、电感上的电压、电感上的电压uL均为同频率的正弦交流量。根均为同频率的正弦交流量。根据克希荷夫电压定律（据克希荷夫电压定律（KVL）可以得到：）可以得到： u=uR+uL 用相量表示为用相量表示为2.4

46、RL串联的交流电路串联的交流电路2 单相交流电路单相交流电路 以电流为参考相量画相量以电流为参考相量画相量如图如图12-17，得电流滞后，得电流滞后于电压一个于电压一个角。角。 由数学分析可知由数学分析可知2功率关系功率关系（1） 瞬时功率瞬时功率 由上面电流和电压的关系分析，设由上面电流和电压的关系分析，设i=Imsint=2Isint，则，则u=Umsin(t+)= 2Usin(t+)，故瞬时功率为故瞬时功率为 p=ui=2UIsintsin(t+)=UIcos(1-2cos2t)+UIsinsin2t2 单相交流电路单相交流电路（2） 有功功率有功功率 即平均功率，用即平均功率，用P表示

47、。因为电感不消耗有功功率，表示。因为电感不消耗有功功率，只进行无功交换；而电阻不进行无功交换，只消耗有功只进行无功交换；而电阻不进行无功交换，只消耗有功功率，所以功率，所以RL串联的交流电路的有功功率等于电阻上消串联的交流电路的有功功率等于电阻上消耗的功率，即耗的功率，即 P=I2R=URI 或或 P=UIcos（3） 无功功率无功功率 同理，同理，RL串联的交流电路的无功功率等于电感与电串联的交流电路的无功功率等于电感与电源交换的无功功率，即源交换的无功功率，即Q=ULI=I2XL=UIsin2 单相交流电路单相交流电路2 单相交流电路单相交流电路（4） 视在功率视在功率 在在RL串联的交流

48、电路中，电阻消耗有功功率，电感串联的交流电路中，电阻消耗有功功率，电感与电源交换无功功率。换言之，与电源交换无功功率。换言之， RL串联的交流电路既串联的交流电路既消耗有功功率又占有电源功率。将电源对此电路表现出消耗有功功率又占有电源功率。将电源对此电路表现出的功率称为视在功率，它等于电流、电压有效值之乘积，的功率称为视在功率，它等于电流、电压有效值之乘积，用用S表示，单位为表示，单位为VA或或kVA。【例例12-7】一个电感线圈，一个电感线圈，L=25.5mH，电阻，电阻R=6，接于电压，接于电压220V的交流电源上，求电路中的电流的交流电源上，求电路中的电流I、有功功率、无功功率和视在功率

49、。、有功功率、无功功率和视在功率。【解解】XL=2fL=23.145025.510-3=8() |Z|= 10()根据欧姆定律根据欧姆定律I=U/|Z|=220/10=22(A) cos=R/|Z|=6/10=0.6有功功率为有功功率为 P=UIcos=220220.6=2904(W)无功功率为无功功率为 Q=UIsin=220220.8=3872(var)视在功率为视在功率为 S=UI=22022=4840(VA)2 单相交流电路单相交流电路2 单相交流电路单相交流电路Back图12-16 RL串联电路(a) 电路图;(b) 曲线图2 单相交流电路单相交流电路Back图12-17 RL串联电

50、路的相量图3 三相交流电路三相交流电路 三相交流电源是由三个频率相同、大小相等、彼此三相交流电源是由三个频率相同、大小相等、彼此之间具有之间具有120相位差的对称三相电动势组成的，一般称相位差的对称三相电动势组成的，一般称为对称为对称三相电源三相电源。 对称三相电动势是由三相交流发电机产生的，对用对称三相电动势是由三相交流发电机产生的，对用户来说也可看成是变压器提供的。不管发电机还是变压户来说也可看成是变压器提供的。不管发电机还是变压器，三相电源都是由三相绕组直接提供的。每相绕组的器，三相电源都是由三相绕组直接提供的。每相绕组的始端标为始端标为A、B、C，而末端标为，而末端标为X、Y、Z。AX

51、、BY、CZ分别称为分别称为A相、相、B相和相和C相绕组。在三个绕组中分别产相绕组。在三个绕组中分别产生频率相同、幅值相等、相位互差生频率相同、幅值相等、相位互差120的三个正弦交变的三个正弦交变电动势电动势eA、eB、eC，称为对称，称为对称三相电动势三相电动势。3.1 三相交流电源三相交流电源3 三相交流电路三相交流电路 每相电动势的正方向规定为从每相绕组的末端指向始每相电动势的正方向规定为从每相绕组的末端指向始端。若以端。若以A相电动势作为参考相量（初相位等于零），则相电动势作为参考相量（初相位等于零），则对称三相电动势的瞬时表达式为：对称三相电动势的瞬时表达式为： eA=Emsinte

52、B=Emsin(t-120)eC=Emsin(t+120) 三相电动势用相量表示为三相电动势用相量表示为 3 三相交流电路三相交流电路 三相电动势的波形图及相量图三相电动势的波形图及相量图如图如图12-18所示所示。 三相电动势依次达到正的最大值的先后顺序称为相序。三相电动势依次达到正的最大值的先后顺序称为相序。图图12-19中三相电动势的相序为中三相电动势的相序为ABC。从图中还可知，。从图中还可知，三相电动势的瞬时值之和或相量和都等于零，即三相电动势的瞬时值之和或相量和都等于零，即 eA+eB+eC=03 三相交流电路三相交流电路1三相电源的星形联结三相电源的星形联结 如果把三相绕组的三个

53、末端如果把三相绕组的三个末端X、Y、Z接在一起形成一接在一起形成一个公共点，称为中性点或零点，用字母个公共点，称为中性点或零点，用字母N表示，而把三相绕表示，而把三相绕组的三个始端引出，或将中性点和三个始端一起引出向外组的三个始端引出，或将中性点和三个始端一起引出向外供电，这种联结方法称为星形联结，供电，这种联结方法称为星形联结，如图如图12-19（a）所示）所示。 三相电源星形联结时，线电压相量与相电压相量之间的三相电源星形联结时，线电压相量与相电压相量之间的关系，可利用克希荷夫电压定律分析运算得到关系，可利用克希荷夫电压定律分析运算得到 由上述公式可见，在数值上线电压是相电压的由上述公式可

54、见，在数值上线电压是相电压的3倍倍（Ul=3UP），在相位上线电压比对应的相电压超前），在相位上线电压比对应的相电压超前30。由于相电压是三相对称电压，线电压也是对称电压。星由于相电压是三相对称电压，线电压也是对称电压。星形联结时，三相电源的相电压与线电压的相量图形联结时，三相电源的相电压与线电压的相量图如图如图12-19（b）所示）所示。3 三相交流电路三相交流电路2三相电源的三角形联结三相电源的三角形联结 三相绕组也可以按顺序将始端与末端依次联结，组三相绕组也可以按顺序将始端与末端依次联结，组成一个闭合三角形，由三个联结端点向外引出三条导线成一个闭合三角形，由三个联结端点向外引出三条导线供

55、电，这种接法称为供电，这种接法称为三角形联结三角形联结。三相电源三角形联结。三相电源三角形联结时，线电压等于相应的相电压，电源只能提供一种电压。时，线电压等于相应的相电压，电源只能提供一种电压。3 三相交流电路三相交流电路3 三相交流电路三相交流电路图12-18 三相电动势的波形图及相量图Back3 三相交流电路三相交流电路图12-19 三相电源的星形联结 Back3 三相交流电路三相交流电路图12-19 三相电源的星形联结 Back3 三相交流电路三相交流电路图12-19 三相电源的星形联结 Back 负载接到三相电路中必须注意负载的类型和工作额负载接到三相电路中必须注意负载的类型和工作额定

56、电压值，根据其额定工作电压接上三相电源的相电压定电压值，根据其额定工作电压接上三相电源的相电压或者线电压。有的负载为单相负载，只需单相交流电源，或者线电压。有的负载为单相负载，只需单相交流电源，例如白炽灯、单相异步电动机等。一般家用电器均使用例如白炽灯、单相异步电动机等。一般家用电器均使用220V的单相交流电源，由三相四线制电源的相电压供电。的单相交流电源，由三相四线制电源的相电压供电。有的负载本身就是三相负载，例如三相异步电动机等，有的负载本身就是三相负载，例如三相异步电动机等，一般工作额定电压为一般工作额定电压为380V，必须接上三相电源的线电压，必须接上三相电源的线电压才能工作。才能工作

57、。3 三相交流电路三相交流电路3.2 三相负载的联结与计算三相负载的联结与计算3 三相交流电路三相交流电路1负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路 负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路如图如图12-20（a）所示）所示，由三，由三相四线制电源供电。相四线制电源供电。 三相负载的阻抗分别为三相负载的阻抗分别为ZA、ZB、ZC，电压和电流的，电压和电流的正方向都在图中标示。三相电路中的电流分为相电流和线正方向都在图中标示。三相电路中的电流分为相电流和线电流，每相负载中的电流电流，每相负载中的电流IP称为称为相电流相电流，每根火线中的电，每根火线中的电流流Il称为称为线电流线电流。在负

58、载为星形联结时，相电流即为线电。在负载为星形联结时，相电流即为线电流，即流，即IP=Il，各相负载中电流的有效值为，各相负载中电流的有效值为 各相负载中相电流与相电压的相位差为各相负载中相电流与相电压的相位差为A=arctanXA/RA,B=arctanXB/RB,C=arctanXC/RC 根据克希荷夫电流定律，中线内的电流为根据克希荷夫电流定律，中线内的电流为 iN=iA+iB+iC 如果三相负载是对称的，即如果三相负载是对称的，即XA=XB=XC=X，RA=RB=RC=R，则三相负载的各相电流大小相等，相电，则三相负载的各相电流大小相等，相电流与相电压之间的相位差也相等，三个电流的相量和

59、为流与相电压之间的相位差也相等，三个电流的相量和为零，零，如图如图12-20（b）所示）所示，所以中线内的电流为零，可，所以中线内的电流为零，可分别表示为分别表示为3 三相交流电路三相交流电路3 三相交流电路三相交流电路 在三相负载对称的情况下，既然中线中没有在三相负载对称的情况下，既然中线中没有电流通过，那么可以省去中线，形成没有中线的电流通过，那么可以省去中线，形成没有中线的三相电路，称为三相电路，称为三相三线制电路三相三线制电路。【例例12-8】有一台三相异步电动机的绕组星形联结，由线电压有一台三相异步电动机的绕组星形联结，由线电压Ul为为380V的对称三相的对称三相50Hz交流电源供电

60、，若电动机在额定功率运行时，交流电源供电，若电动机在额定功率运行时，每相绕组的电阻每相绕组的电阻R为为6，感性电抗，感性电抗XL为为8，求在额定功率运行时电，求在额定功率运行时电动机的相电流和线电流。动机的相电流和线电流。【解解】计算相电压计算相电压UP UP=Ul/3=380/3=220（V） 每相负载阻抗为每相负载阻抗为 |Z|=R2+XL2=10() 星形联结线电流与相电流相等，为星形联结线电流与相电流相等，为 Il=IP=UP/|Z|=220/10=22(A)3 三相交流电路三相交流电路3 三相交流电路三相交流电路2负载三角形联结的三相电路负载三角形联结的三相电路 负载三角形联结的三相

61、电路负载三角形联结的三相电路如图如图12-21（a）所示）所示，各相负载阻抗分别为各相负载阻抗分别为ZAB、ZBC、ZCA。三相负载直接接。三相负载直接接在电源的线电压上，所以负载的相电压等于电源的线电在电源的线电压上，所以负载的相电压等于电源的线电压，即压，即UP=Ul，负载的相电压也是对称的，其电压和电流，负载的相电压也是对称的，其电压和电流正方向已在图中标示。正方向已在图中标示。 各相负载的相电流有效值为各相负载的相电流有效值为 3 三相交流电路三相交流电路 如果如果XAB、XBC、XCA分别为三相负载的电抗值，分别为三相负载的电抗值，RAB、RBC、RCA分别为三相负载的电阻值，则各相

62、负载中相电流分别为三相负载的电阻值，则各相负载中相电流与相电压的相位差为与相电压的相位差为AB=arctanXAB/RAB,BC=arctanXBC/RBC,CA=arctanXCA/RCA 根据克希荷夫电流定律，三角形联结的三相电路中，根据克希荷夫电流定律，三角形联结的三相电路中，端线的线电流端线的线电流IA、IB、IC与相电流与相电流IAB、IBC、ICA的相量关的相量关系为：系为：3 三相交流电路三相交流电路 当三相负载对称时，其阻抗和相电流与相电压的相当三相负载对称时，其阻抗和相电流与相电压的相位差是相等的，即位差是相等的，即 又因为三相线电压对称相等，所以三相负载的相电又因为三相线电

63、压对称相等，所以三相负载的相电流也对称相等，即流也对称相等，即 IAB=IBC=ICA=IP=UP/|Z|3 三相交流电路三相交流电路 三相对称负载作三角形联结时，各电流、电压相量三相对称负载作三角形联结时，各电流、电压相量图图如图如图12-21（b）所示）所示。根据相量图可以求得线电流。根据相量图可以求得线电流IA和相电流和相电流IAB的关系，即的关系，即 或用一般表达为或用一般表达为【例例12-9】某三相负载，每相额定工作电压为某三相负载，每相额定工作电压为380V，每相阻抗为，每相阻抗为38，三相电源的线电压为，三相电源的线电压为380V，问电源与负载的相联结的方法是，问电源与负载的相联

64、结的方法是什么？并求出负载的相电流和线电流。什么？并求出负载的相电流和线电流。【解解】根据负载每相的额定工作电压和电源电压，三相负载应采用根据负载每相的额定工作电压和电源电压，三相负载应采用三角形联结。由于负载是对称的，所以各相相电流和线电流也是对三角形联结。由于负载是对称的，所以各相相电流和线电流也是对称的。称的。 负载相电流为负载相电流为 IP=UP/|Z|=380/38=10(A) 负载线电流为负载线电流为 Il=3IP=310=17.32(A)3 三相交流电路三相交流电路3 三相交流电路三相交流电路图12-20负载星形联结（a） 三相电路；（b） 相量图Back3 三相交流电路三相交流

65、电路图12-20负载星形联结（a） 三相电路；（b） 相量图Back3 三相交流电路三相交流电路图12-21负载三角形联结（a） 三相电路；（b） 相量图Back3 三相交流电路三相交流电路图12-21负载三角形联结（a） 三相电路；（b） 相量图Back 在三相交流电路中，不论负载是星形联结还是三角在三相交流电路中，不论负载是星形联结还是三角形联结，三相负载所消耗的总有功功率形联结，三相负载所消耗的总有功功率P为各相负载消耗为各相负载消耗的有功功率之和，即的有功功率之和，即 P=PA+PB+PC=UAIAcosA+UBIBcosB+UCICcosC 在三相对称电路中，各相的相电压、相电流和相

66、功率在三相对称电路中，各相的相电压、相电流和相功率因数都相等，因此各相功率也相等，三相总有功功率为因数都相等，因此各相功率也相等，三相总有功功率为 P=3UPIPcos3 三相交流电路三相交流电路3.3 三相电路的功率三相电路的功率 通常对称三相负载铭牌上所标出的是额定线电压和通常对称三相负载铭牌上所标出的是额定线电压和线电流线电流. 同理可以推导出三相电路中的总无功功率为各相负同理可以推导出三相电路中的总无功功率为各相负载的无功功率之和，即载的无功功率之和，即 Q=QA+QB+QC=UAIAsinA+UBIBsinB+UCICsinC 三相对称电路的总无功功率为三相对称电路的总无功功率为 Q

67、=3UPIPsin=3UlIlsin 总视在功率为总视在功率为 S=3UPIP=3UlIl3 三相交流电路三相交流电路3 三相交流电路三相交流电路 三种功率之间的关系为三种功率之间的关系为 P=Scos Q=Ssin【例例12-10】三相交流电源星形联结，线电压三相交流电源星形联结，线电压Ul=380V，有一个对称，有一个对称三相负载，各相电阻三相负载，各相电阻R=6，感抗，感抗XL=8，试求负载作星形联结和，试求负载作星形联结和三角形联结时的线电流三角形联结时的线电流Il、相电流、相电流IP和三相有功功率和三相有功功率PY、P，并作，并作比较。比较。【解解】（1） 对称负载星形联结时对称负载

68、星形联结时|Z|= 10 =arctanXL/R=arctan8/653.1 Il=IP=UP/|Z|22(A) PY=8.38(kW)（2） 对称负载三角形联结时对称负载三角形联结时 IP=UP/|Z|=380/10=38(A) Il=3IP=65.8(A) P=3UlIlcos=26(kW) 3 三相交流电路三相交流电路（3） 分析比较分析比较 在同一电源电压下，同一负载作三角形联结时，线电流是星形在同一电源电压下，同一负载作三角形联结时，线电流是星形联结时的联结时的3倍；三角形联结时相电压是星形联结时的倍；三角形联结时相电压是星形联结时的3倍；三角形联倍；三角形联结时有功功率是星形联结的

69、结时有功功率是星形联结的3倍。倍。3 三相交流电路三相交流电路 变压器的电磁感应部分包括变压器的电磁感应部分包括电路电路和和磁路磁路两部分。电两部分。电路又有一次电路与二次电路之分。各种变压器由于工作路又有一次电路与二次电路之分。各种变压器由于工作要求、用途和型式不同，外形结构不尽相同，但是它们要求、用途和型式不同，外形结构不尽相同，但是它们的基本结构都是由铁心和绕组组成的。的基本结构都是由铁心和绕组组成的。 铁心是磁通的通路，它是用导磁性能好的硅钢片冲铁心是磁通的通路，它是用导磁性能好的硅钢片冲剪成一定的尺寸，并在两面涂以绝缘漆后，按一定规则剪成一定的尺寸，并在两面涂以绝缘漆后，按一定规则叠

70、装而成。叠装而成。4 变压器变压器4.1 单相变压器单相变压器4.1.1 变压器的结构变压器的结构 变压器的铁心结构可分为变压器的铁心结构可分为心式心式和和壳式壳式两种，两种，如图如图12-22所示所示。心式变压器绕组安装在铁心的边柱上，制造工。心式变压器绕组安装在铁心的边柱上，制造工艺比较简单，一般大功率的变压器均采用此种结构。壳艺比较简单，一般大功率的变压器均采用此种结构。壳式变压器的绕组安装在铁心的中柱上，线圈被铁心包围式变压器的绕组安装在铁心的中柱上，线圈被铁心包围着，所以它不需要专门的变压器外壳，只有小功率变压着，所以它不需要专门的变压器外壳，只有小功率变压器采用此种结构。器采用此种

71、结构。 绕组是电流的通路。小功率变压器的绕组一般用高绕组是电流的通路。小功率变压器的绕组一般用高强度漆包线绕制，大功率变压器的绕组可以采用有绝缘强度漆包线绕制，大功率变压器的绕组可以采用有绝缘的扁形铜钱或铝线绕制。绕组分为高压和低压绕组。高的扁形铜钱或铝线绕制。绕组分为高压和低压绕组。高压绕组匝数多，导线细；低压绕组匝数少，导线粗。压绕组匝数多，导线细；低压绕组匝数少，导线粗。 4 变压器变压器4 变压器变压器图12-22心式和壳式变压器(a) 心式变压器；(b) 壳式变压器；(c) 单相变压器的符号Back 单相变压器有两个绕组，其中一个绕组接交流电源，单相变压器有两个绕组，其中一个绕组接交

72、流电源，叫做一次绕组（又叫原绕组、初级绕组），匝数为叫做一次绕组（又叫原绕组、初级绕组），匝数为N1，另一个绕组接负载，叫做二次绕组（又叫副绕组、次级另一个绕组接负载，叫做二次绕组（又叫副绕组、次级绕组），匝数为绕组），匝数为N2。若将变压器的一次绕组接交流电源，。若将变压器的一次绕组接交流电源，二次绕组开路不接负载，这种运行方式叫做变压器的空二次绕组开路不接负载，这种运行方式叫做变压器的空载运行，载运行，如图如图12-23所示所示。4 变压器变压器4.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理 当一次绕组接上交流电压当一次绕组接上交流电压U1时，绕组中有空载电流时，绕组中有空载电流I0流过。在

73、铁心中产生磁场，根据电磁感应原理，交变流过。在铁心中产生磁场，根据电磁感应原理，交变的主磁通必然在一次、二次绕组中产生感应电动势的主磁通必然在一次、二次绕组中产生感应电动势E1、E2。当变压器空载运行时，忽略一次绕组的电阻、漏磁。当变压器空载运行时，忽略一次绕组的电阻、漏磁通和铁耗的影响，则它们在数值上分别为：通和铁耗的影响，则它们在数值上分别为： U1=E1=4.44fN1m U2=E2=4.44fN2m 电压比电压比K则为则为 K=U1/U2=E1/E2=N1/N24 变压器变压器2变压器的负载运行变压器的负载运行 当变压器的一次绕组接交流电源，二次绕组两端接当变压器的一次绕组接交流电源，

74、二次绕组两端接上负载时，称为变压器的负载运行，上负载时，称为变压器的负载运行，如图如图12-24所示所示。 变压器的二次绕组接上负载变压器的二次绕组接上负载ZL之后，由于电动势之后，由于电动势E2的作用，在二次绕组中便有电流的作用，在二次绕组中便有电流I2流过，流过，I2的大小和相位的大小和相位决定于负载阻抗的大小和性质，因此称为负载电流。决定于负载阻抗的大小和性质，因此称为负载电流。 根据能量守恒定律，忽略损耗，根据能量守恒定律，忽略损耗，S1=U1I1U2I2=S2，所以一次、二次电流的关系为：所以一次、二次电流的关系为： I1/I2U2/U1=N2/N1=1/K4 变压器变压器【例例12

75、-11】某变压器的一次绕组电压某变压器的一次绕组电压220V，匝数，匝数N1为为825匝，二次匝，二次绕组电压绕组电压36V，纯电阻负载为，纯电阻负载为60W的白炽灯泡。试求二次绕组的匝的白炽灯泡。试求二次绕组的匝数数N2和接负载时一、二次绕组中的电流和接负载时一、二次绕组中的电流I1、I2。【解解】（1） 二次绕组的匝数二次绕组的匝数 N2=U2/U1N1=36/220825=135(匝匝)（2） 负载电灯泡为纯电阻负载负载电灯泡为纯电阻负载 接负载时二次绕组电流为接负载时二次绕组电流为 I2=P/U2=60/36=1.67(A) 一次绕组电流为一次绕组电流为 I1=N2/N1I2=135/

76、8251.67=0.27(A) 4 变压器变压器4 变压器变压器图12-23 单相变压器空载运行Back4 变压器变压器图12-24 单相变压器负载运行Back 三相变压器可以看成三个单相变压器组合，结构、三相变压器可以看成三个单相变压器组合，结构、原理与单相变压器类似，三个绕组可以接成星形或三角原理与单相变压器类似，三个绕组可以接成星形或三角形。三相电力变压器外形形。三相电力变压器外形如图如图12-25所示所示。 变压器的外壳上的铭牌标注以下内容：变压器的外壳上的铭牌标注以下内容：（1） 型号型号 例如：例如：SL7630/10，表示为三相油浸自冷铝线变压，表示为三相油浸自冷铝线变压器，设计

77、序号为器，设计序号为7，额定容量为，额定容量为630kVA，高压侧额定电，高压侧额定电压等级为压等级为10kV。4 变压器变压器4.2 三相电力变压器三相电力变压器（2） 额定电压额定电压U1N/U2N 一次额定电压一次额定电压U1N是指加到一次绕组上的电源线电压是指加到一次绕组上的电源线电压额定值。二次额定电压额定值。二次额定电压U2N是指当一次绕组所接电压为额是指当一次绕组所接电压为额定值、分接开关位于额定分接头上，变压器空载时，二定值、分接开关位于额定分接头上，变压器空载时，二次绕组的线电压，单位为次绕组的线电压，单位为kV或或V。（3） 额定电流额定电流I1N/I2N 指一、二次绕组的

78、线电流，可根据额定容量和额定指一、二次绕组的线电流，可根据额定容量和额定电压计算出电流值，单位为电压计算出电流值，单位为A。4 变压器变压器（4） 额定容量额定容量SN 额定容量是变压器在额定工作状态下输出的视在功额定容量是变压器在额定工作状态下输出的视在功率，单位为率，单位为kVA或或VA。 单相变压器单相变压器SN=U2NI2N三相变压器三相变压器SN=3U2NI2N（5） 额定频率额定频率fN 指变压器一次绕组所加电压的额定频率，额定频率指变压器一次绕组所加电压的额定频率，额定频率不同的变压器是不能替换使用工作的。国产电力变压器不同的变压器是不能替换使用工作的。国产电力变压器的额定频率均

79、为的额定频率均为50Hz。4 变压器变压器 变压器铭牌上还标明阻抗电压、联结组别、油重、变压器铭牌上还标明阻抗电压、联结组别、油重、器身重、总重、绝缘材料的耐热等级及各部分允许温升器身重、总重、绝缘材料的耐热等级及各部分允许温升等。等。4 变压器变压器4 变压器变压器图12-25 三相电力变压器外形图Back 互感器是电力系统中供测量和保护用的设备。在测互感器是电力系统中供测量和保护用的设备。在测量高电压、大电流时，使测量仪表和测量人员与其隔离，量高电压、大电流时，使测量仪表和测量人员与其隔离，以保证人员与仪表的安全，并且扩大测量仪表的量程范以保证人员与仪表的安全，并且扩大测量仪表的量程范围。

80、围。 它们也是利用电磁感应原理工作的，可分为它们也是利用电磁感应原理工作的，可分为电压互电压互感器感器和和电流互感器电流互感器两种类型。两种类型。4 变压器变压器4.3 特殊用途的变压器特殊用途的变压器1电压互感器电压互感器 电压互感器相当于一台降压变压器，将高压线路的电压互感器相当于一台降压变压器，将高压线路的电压转换为低电压进行测量或作为控制信号。其测量原电压转换为低电压进行测量或作为控制信号。其测量原理和接线图理和接线图如图如图12-26所示所示。由于电压互感器二次侧的负。由于电压互感器二次侧的负载通常是高阻抗的电压表或继电器的电压线圈，因此电载通常是高阻抗的电压表或继电器的电压线圈，因

81、此电流很小，接近空载状态，即电压互感器的工作情况相当流很小，接近空载状态，即电压互感器的工作情况相当于变压器的空载运行。于变压器的空载运行。 电压互感器一、二次侧电压的关系为：电压互感器一、二次侧电压的关系为： KU=U1/U2=N1/N24 变压器变压器2电流互感器电流互感器 电流互感器又叫变流器。在测量高电压线路的电流电流互感器又叫变流器。在测量高电压线路的电流时，为了测量人员的安全，要使用电流互感器将电流表时，为了测量人员的安全，要使用电流互感器将电流表与高电压隔离开。在测量大电流时，使用电流互感器将与高电压隔离开。在测量大电流时，使用电流互感器将大电流变为小电流后进行测量或保护。大电流

82、变为小电流后进行测量或保护。 图图12-27为电流互感器的测量原理和接线图。为电流互感器的测量原理和接线图。 电流互感器一、二次侧电流的关系为：电流互感器一、二次侧电流的关系为： Ki=I1/I2=N2/N14 变压器变压器3电焊变压器电焊变压器 在建筑施工中，钢筋、钢梁、钢管的连接等经常需在建筑施工中，钢筋、钢梁、钢管的连接等经常需要进行焊接加工，如电弧焊、点焊、缝焊和对焊，通常要进行焊接加工，如电弧焊、点焊、缝焊和对焊，通常以电弧焊为主。以电弧焊为主。 电弧焊接的电源设备有两类，即电弧焊接的电源设备有两类，即直流电焊机和交流直流电焊机和交流电焊机电焊机。应根据被焊工件的材质、板厚、接头形式

83、和综。应根据被焊工件的材质、板厚、接头形式和综合经济指标，选择合适的焊接方法及相应的焊机。合经济指标，选择合适的焊接方法及相应的焊机。 交流电焊机主要由一个电焊变压器和一个可变电抗交流电焊机主要由一个电焊变压器和一个可变电抗器组成，器组成，如图如图12-28所示所示。4 变压器变压器4 变压器变压器图12-26 电压互感器测量高电压（a） 原理图;（b） 接线图Back4 变压器变压器图12-27 电流互感器（a） 原理图;（b） 接线图Back4 变压器变压器图12-28 交流电焊机Back 电动机是根据电磁感应原理，将电能转换为机械能电动机是根据电磁感应原理，将电能转换为机械能的机器，通常

84、又称作的机器，通常又称作马达马达。 电动机的种类很多，它可分为电动机的种类很多，它可分为直流电动机和交流电直流电动机和交流电动机动机两大类。两大类。 直流电动机虽然具有调速性能好和起动转矩大等特直流电动机虽然具有调速性能好和起动转矩大等特点，但由于直流电源不易获得，所以直流电动机除在一点，但由于直流电源不易获得，所以直流电动机除在一些特殊要求的场合中使用外，应用不太广泛。些特殊要求的场合中使用外，应用不太广泛。 交流电动机又可分为交流电动机又可分为同步电动机和异步电动机同步电动机和异步电动机。 5 三相异步电动机三相异步电动机 异步电动机基本结构是由定子和转子两部分组成。定异步电动机基本结构是

85、由定子和转子两部分组成。定子和转子之间留有一定的气隙，此外还有端盖、轴承及风子和转子之间留有一定的气隙，此外还有端盖、轴承及风扇等部件，其外形和结构扇等部件，其外形和结构如图如图12-29所示所示。1定子定子 异步电动机的定子由异步电动机的定子由定子铁心、定子绕组和机座定子铁心、定子绕组和机座三部三部分组成。分组成。 定子铁心是由很薄的硅钢片经过冲剪、涂绝缘漆后叠定子铁心是由很薄的硅钢片经过冲剪、涂绝缘漆后叠压而成。压而成。 5 三相异步电动机三相异步电动机5.1 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构 定子绕组一般由绝缘铜线或铝线绕成。接线柱的布定子绕组一般由绝缘铜线或铝线绕成。接线柱的布

86、置置如图如图12-30所示所示。 将接线柱上的连接铜片进行适当的连接，就可以使将接线柱上的连接铜片进行适当的连接，就可以使三相定子绕组接成星形或三角形，以满足异步电动机不三相定子绕组接成星形或三角形，以满足异步电动机不同运行工作状态时对绕组不同接法的要求。同运行工作状态时对绕组不同接法的要求。 机座的主要作用是固定定子铁心和端盖。中、小型机座的主要作用是固定定子铁心和端盖。中、小型机座采用铸铁制成；小机座也有的用铝合金压铸而成。机座采用铸铁制成；小机座也有的用铝合金压铸而成。考虑不同安装场合的要求，机座的基本安装结构形式有考虑不同安装场合的要求，机座的基本安装结构形式有机座带底脚或不带底脚，端

87、盖有凸缘或无凸缘等形式，机座带底脚或不带底脚，端盖有凸缘或无凸缘等形式，分别适合卧式或立式安装。分别适合卧式或立式安装。5 三相异步电动机三相异步电动机2转子转子 异步电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组异步电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。转子铁心也是由很薄的硅钢片叠合而成，在外圆表成。转子铁心也是由很薄的硅钢片叠合而成，在外圆表面上有许多均匀分布的槽，槽内放置转子绕组。面上有许多均匀分布的槽，槽内放置转子绕组。 转子绕组分为转子绕组分为鼠笼式和绕线式鼠笼式和绕线式两种。两种。（1） 鼠笼式转子鼠笼式转子 在转子铁心槽内都有裸铜（或铝）导条，在伸出铁在转子铁心槽内都有裸铜（或铝

88、）导条，在伸出铁心两端的槽口处用两个端环把所有导条都连接起来，使心两端的槽口处用两个端环把所有导条都连接起来，使所有铜（或铝）导条短路（故端环又称短路环），由此所有铜（或铝）导条短路（故端环又称短路环），由此构成了鼠笼式转子绕组。如果去掉铁心，整个绕组的形构成了鼠笼式转子绕组。如果去掉铁心，整个绕组的形状就像一个状就像一个“鼠笼鼠笼”，如图如图12-31所所示。示。5 三相异步电动机三相异步电动机（2） 绕线式转子绕线式转子 绕线式转子与鼠笼式转子相似，但是它用绝缘导线绕线式转子与鼠笼式转子相似，但是它用绝缘导线放置在转子铁心的槽内，接成三相对称绕组，通常把该放置在转子铁心的槽内，接成三相对称

89、绕组，通常把该三相绕组的末端连结在一起，首端的引线分别接到转轴三相绕组的末端连结在一起，首端的引线分别接到转轴上的三个互相绝缘的铜环（称为集电环、滑环）上，再上的三个互相绝缘的铜环（称为集电环、滑环）上，再通过电刷把电流引出，与外接的变阻器接通，以便对电通过电刷把电流引出，与外接的变阻器接通，以便对电动机进行起动或调速，动机进行起动或调速，如图如图12-32所示所示。5 三相异步电动机三相异步电动机5 三相异步电动机三相异步电动机图12-29 异步电动机的外形和结构Back5 三相异步电动机三相异步电动机图12-30定子绕组的布置与连接（a） 接线柱的布置；（b） 星形连接；（c） 三角形连接

90、Back5 三相异步电动机三相异步电动机图12-31 鼠笼式转子（a） 鼠笼；（b） 鼠笼式转子；（c） 铸铝转子Back5 三相异步电动机三相异步电动机图12-32 绕线式转子Back1旋转磁场旋转磁场 三相异步电动机定子具有对称分布的三相定子绕组，三相异步电动机定子具有对称分布的三相定子绕组，接入三相交流电后产生旋转磁场，旋转磁场的转速与电接入三相交流电后产生旋转磁场，旋转磁场的转速与电源的频率源的频率f、三相绕组的极数、三相绕组的极数2p有关，对于有关，对于p对极的三相对极的三相绕组，旋转磁场的转速为绕组，旋转磁场的转速为 n1=60f/p 旋转磁场的旋转转向与通入三相绕组电源的相序有旋

91、转磁场的旋转转向与通入三相绕组电源的相序有关。关。5 三相异步电动机三相异步电动机5.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 若通入三相绕组电流的相序为若通入三相绕组电流的相序为ABCA，即，即ia超超前于前于ib120，ib超前于超前于ic120，ic超前于超前于ia120，旋转磁场，旋转磁场的旋转转向为顺时针；若将三相电流联结的三根导线中的旋转转向为顺时针；若将三相电流联结的三根导线中的任意两根的线端对调位置，绕组电流的相序变成的任意两根的线端对调位置，绕组电流的相序变成ACBA，旋转磁场将按逆时针方向旋转。，旋转磁场将按逆时针方向旋转。5 三相异步电动机三相异步电动机2转子

92、转动原理转子转动原理（1） 转子的转动转子的转动 当三相异步电动机的定子中通入三相交流电流后产当三相异步电动机的定子中通入三相交流电流后产生了旋转磁场。设旋转磁场以生了旋转磁场。设旋转磁场以n1速度沿顺时针方向转动，速度沿顺时针方向转动，这时静止的转子与旋转磁场之间有了相对运动，转子绕这时静止的转子与旋转磁场之间有了相对运动，转子绕组的导体切割磁力线产生感应电动势。感应电动势的方组的导体切割磁力线产生感应电动势。感应电动势的方向可用右手定则来确定，向可用右手定则来确定，如图如图12-33所示所示。 由于转子导体是个闭合回路，因此在感应电动势的由于转子导体是个闭合回路，因此在感应电动势的作用下，

93、转子绕组中形成感应电流。此电流又与磁场相作用下，转子绕组中形成感应电流。此电流又与磁场相互作用而产生电磁力互作用而产生电磁力F。力的方向可由左手定则来确定。力的方向可由左手定则来确定。 5 三相异步电动机三相异步电动机 在图在图12-33中中，转子上半部分导体受到的电磁力方向，转子上半部分导体受到的电磁力方向向右，下半部分导体受到的电磁力方向向左，这个力对向右，下半部分导体受到的电磁力方向向左，这个力对转子轴形成与旋转磁场方向一致的转矩。在这个转矩的转子轴形成与旋转磁场方向一致的转矩。在这个转矩的驱动作用下，转子顺着旋转磁场方向转动起来。如果旋驱动作用下，转子顺着旋转磁场方向转动起来。如果旋转

94、磁场的旋转方向改变，那么转子的旋转方向也随之改转磁场的旋转方向改变，那么转子的旋转方向也随之改变。这个转矩称为变。这个转矩称为电磁转矩或电磁力矩电磁转矩或电磁力矩。5 三相异步电动机三相异步电动机（2） 转子的转速转子的转速 转子转动的转速转子转动的转速n与定子绕组产生旋转磁场的转速与定子绕组产生旋转磁场的转速n1方向一致，但是在数值上，转子转速方向一致，但是在数值上，转子转速n不可能升至旋转磁不可能升至旋转磁场的转速场的转速n1。 异步电动机转子的转速永远不会等于旋转磁场的转异步电动机转子的转速永远不会等于旋转磁场的转速速n1，所以这种电动机称为异步电动机。旋转磁场的转，所以这种电动机称为异

95、步电动机。旋转磁场的转速也称为速也称为同步转速同步转速。5 三相异步电动机三相异步电动机 异步电动机转子的转速和同步转速总是存在着转速异步电动机转子的转速和同步转速总是存在着转速差（差（n1n），亦称转差。通常将转差与同步转速的比值），亦称转差。通常将转差与同步转速的比值用用S表示，称为转差率。即表示，称为转差率。即 S=(n1-n)/n1 转差率是异步电动机的一个重要的参数。上式可改转差率是异步电动机的一个重要的参数。上式可改写为写为 n=n1(1-S)=60f (1-S) /p5 三相异步电动机三相异步电动机【例例12-12】有一台四极异步电动机，其额定转速为有一台四极异步电动机，其额定转

96、速为n1450rmin，电源频率为，电源频率为50Hz。求该电动机的转差率。求该电动机的转差率。【解解】同步转速为同步转速为 n1=60f/p=6050/2=1500(r/min)转差率为转差率为 S=(n1-n)/n1=(1500-1450)/15000.0335 三相异步电动机三相异步电动机5 三相异步电动机三相异步电动机图12-33转子转动原理Back5 三相异步电动机三相异步电动机图12-33转子转动原理Back1固有机械特性固有机械特性 在额定电压在额定电压U1和转子绕组内电阻和转子绕组内电阻R2下，电动机的电下，电动机的电磁转矩与转速的关系曲线磁转矩与转速的关系曲线nf（T）称为异

97、步电动机的固）称为异步电动机的固有机械特性曲线，有机械特性曲线，如图如图12-34所示所示。5 三相异步电动机三相异步电动机5.3 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性（1） 额定转矩额定转矩TN 异步电动机在额定功率时的输出转矩称为额定转矩。异步电动机在额定功率时的输出转矩称为额定转矩。额定转矩是电动机在额定功率时的输出转矩，可以从电额定转矩是电动机在额定功率时的输出转矩，可以从电动机的铭牌上查得额定功率动机的铭牌上查得额定功率P2N和额定转速和额定转速nN，由下式求，由下式求得。得。 TN=9550P2N/nN5 三相异步电动机三相异步电动机（2） 最大转矩最大转矩Tmax 机

98、械特性曲线上，电动机输出转矩的最大值称为最机械特性曲线上，电动机输出转矩的最大值称为最大转矩或临界转矩。其对应的转速为大转矩或临界转矩。其对应的转速为nm，称为临界转速。，称为临界转速。最大转矩反映了电动机短时容许过载能力，通常以过载最大转矩反映了电动机短时容许过载能力，通常以过载系数系数表示。表示。 =Tmax/TN 一般三相异步电动机的过载系数为一般三相异步电动机的过载系数为1.82.2。5 三相异步电动机三相异步电动机（3） 起动转矩起动转矩Tst 电动机在刚接通电源起动时（转速电动机在刚接通电源起动时（转速n0，转差率，转差率S1）的转矩称为起动转矩。）的转矩称为起动转矩。5 三相异步

99、电动机三相异步电动机2人为机械特性人为机械特性 （1） 改变电源电压改变电源电压U1的人为机械特性曲线的人为机械特性曲线如图如图12-35所示所示。 （2） 转子串电阻的人为机械特性曲线转子串电阻的人为机械特性曲线如图如图12-36所所示示。5 三相异步电动机三相异步电动机5 三相异步电动机三相异步电动机图12-34 异步电动机的机械特性曲线（a） T=f（S）；（b） n=f（T）Back5 三相异步电动机三相异步电动机图12-35 对应于不同电源电压U1的n=f（T）曲线(R2=常数)Back5 三相异步电动机三相异步电动机图12-36 对应于不同转子电阻R2的n=f（T）曲线(U1=常数

100、)Back1异步电动机的起动异步电动机的起动 异步电动机的起动是指电动机接通交流电源，使电动异步电动机的起动是指电动机接通交流电源，使电动机的转子由静止状态开始转动，一直加速到额定转速，进机的转子由静止状态开始转动，一直加速到额定转速，进入稳定状态运转的过程。入稳定状态运转的过程。 一般电动机容量小于供电变压器容量的一般电动机容量小于供电变压器容量的710时时才允许直接起动才允许直接起动;否则应采取降压起动或绕线式电动机转子否则应采取降压起动或绕线式电动机转子串联电阻起动等方法，降压起动即在起动时降低加在电动串联电阻起动等方法，降压起动即在起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流。

101、鼠笼式电动机的机定子绕组上的电压，以减小起动电流。鼠笼式电动机的降压起动常用自耦降压起动和星形降压起动常用自耦降压起动和星形-三角形换接起动方法。三角形换接起动方法。5 三相异步电动机三相异步电动机5.4 三相异步电动机的起动、反转、调速和制动三相异步电动机的起动、反转、调速和制动2异步电动机的反转异步电动机的反转 异步电动机转子的旋转方向是与旋转磁场一致的。异步电动机转子的旋转方向是与旋转磁场一致的。如果要改变转子的旋转方向，使异步电动机反转，只要如果要改变转子的旋转方向，使异步电动机反转，只要将接到电动机上的三根电源线中的任意两根对调就可以将接到电动机上的三根电源线中的任意两根对调就可以了

102、。了。5 三相异步电动机三相异步电动机3异步电动机的调速异步电动机的调速 调速是指电动机在负载不变的情况下，用人为方法调速是指电动机在负载不变的情况下，用人为方法改变它的转速，以满足生产过程的要求。由式改变它的转速，以满足生产过程的要求。由式n=60f/p(1-S)可知异步电动机有以下三种调速方法。可知异步电动机有以下三种调速方法。（1） 变极调速变极调速 可以改变磁极对数的异步电动机称为多速电动机。可以改变磁极对数的异步电动机称为多速电动机。我国定型生产的变极式多速异步电动机有双速、三速、我国定型生产的变极式多速异步电动机有双速、三速、四速三种类型，其转速可逐级变换。四速三种类型，其转速可逐

103、级变换。5 三相异步电动机三相异步电动机（2） 变频调速变频调速 变频调速必须采用专用的变频调速装置。变频调速必须采用专用的变频调速装置。（3） 变转差率调速变转差率调速 绕线式异步电动机的调速是通过调节串接在转子电绕线式异步电动机的调速是通过调节串接在转子电路的调速电阻来进行的。这种调速方法的优点是设备简路的调速电阻来进行的。这种调速方法的优点是设备简单，投资少，但能量损耗较大，广泛应用于起重运输机单，投资少，但能量损耗较大，广泛应用于起重运输机械设备等方面。械设备等方面。5 三相异步电动机三相异步电动机4异步电动机的制动异步电动机的制动 有些机械完成某项工作后，需要立即停止运动或反有些机械

104、完成某项工作后，需要立即停止运动或反转，但电动机及其所带的负载具有惯性，虽然电源已经转，但电动机及其所带的负载具有惯性，虽然电源已经切断，电动机的转动部分还会继续转动一定时间后才能切断，电动机的转动部分还会继续转动一定时间后才能停止。这就需要对电动机进行制动，使其立即停止下来。停止。这就需要对电动机进行制动，使其立即停止下来。5 三相异步电动机三相异步电动机 异步电动机的制动方法有：异步电动机的制动方法有：（1） 电气制动电气制动 反接制动反接制动 能耗制动能耗制动 发电反馈制动发电反馈制动（2） 机械制动机械制动 对电动机进行制动还可采用机械制动法，最常用的对电动机进行制动还可采用机械制动法

105、，最常用的机械制动方法是电磁抱闸制动。机械制动方法是电磁抱闸制动。5 三相异步电动机三相异步电动机 三相异步电动机的主要技术数据一般包括以下内容三相异步电动机的主要技术数据一般包括以下内容:1型号型号 5 三相异步电动机三相异步电动机5.5 三相异步电动机的技术数据三相异步电动机的技术数据 系列代号：系列代号：Y系列是小型鼠笼式三相异步电动机；系列是小型鼠笼式三相异步电动机；JR系列是小型转子绕线式三相异步电动机。系列是小型转子绕线式三相异步电动机。 机座长度代号：机座长度代号：L长机座；长机座；M中机座；中机座；S短机短机座。座。 例如：例如：Y132S22电动机。电动机。Y表示表示Y系列电

106、动机；系列电动机；132表示机座中心高度为表示机座中心高度为132mm；S2表示短机座中的第表示短机座中的第二种铁心；最后的二种铁心；最后的2表示磁极数为表示磁极数为2极电动机。极电动机。5 三相异步电动机三相异步电动机2额定功率额定功率 铭牌上所标的功率是指电动机在额定运行时轴上输铭牌上所标的功率是指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率，单位为千瓦出的机械功率，单位为千瓦(kW)。3额定电压和接线方法额定电压和接线方法 额定电压是指电动机定子绕组按铭牌上规定的接线额定电压是指电动机定子绕组按铭牌上规定的接线方法时，应加在定子绕组上的额定电压值。额定功率方法时，应加在定子绕组上的额定电压值。额

107、定功率4kW及以上者定子绕组为及以上者定子绕组为接法，其额定电压一般为接法，其额定电压一般为380V。5 三相异步电动机三相异步电动机4额定电流额定电流 电动机在额定运行时的线电流，单位为安电动机在额定运行时的线电流，单位为安(A)。5额定频率额定频率 电动机所接三相交流电源的规定频率，单位为赫电动机所接三相交流电源的规定频率，单位为赫(Hz)。我国电网频率规定为。我国电网频率规定为50Hz，所以国产电动机额定，所以国产电动机额定频率都是频率都是50Hz。5 三相异步电动机三相异步电动机6额定转速额定转速 指电动机额定运行时转子的转速，即在电压与频率指电动机额定运行时转子的转速，即在电压与频率

108、为额定值，输出功率达到额定值时的转速，单位为转为额定值，输出功率达到额定值时的转速，单位为转分钟分钟(rmin)。7绝缘等级绝缘等级 绝缘等级是指定子绕组所用的绝缘材料的耐热等级。绝缘等级是指定子绕组所用的绝缘材料的耐热等级。电动机在运行过程中所容许的最高温升与电动机所用绝电动机在运行过程中所容许的最高温升与电动机所用绝缘材料有关。缘材料有关。5 三相异步电动机三相异步电动机8工作方式工作方式 铭牌上的工作方式是指电动机允许的运行方式。根铭牌上的工作方式是指电动机允许的运行方式。根据发热条件，通常有连续、短时和断续工作三种方式。据发热条件，通常有连续、短时和断续工作三种方式。连续工作指允许在额定运行下长期连续工作；短时工作连续工作指允许在额定运行下长期连续工作；短时工作指电动机只允许在规定时间内按额定功率运行，待冷却指电动机只允许在规定时间内按额定功率运行，待冷却后再起动工作；断续工作是指电动机允许频繁起动，重后再起动工作；断续工作是指电动机允许频繁起动，重复短时工作的运行方式。复短时工作的运行方式。5 三相异步电动机三相异步电动机建筑设备工程建筑设备工程主编：刘昌明鲍东杰