《三相交流电动机》PPT课件

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)
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press
《电工技术基础与技能》演示文稿
单相触电是人体在地面上，而触及一根相线，电流通过 人体流入大地造成触电。此外，某些电气设备由于导电绝缘 破损而漏电时，人体触及外壳也会发生触电事故。
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《电工技术基础与技能》演示文稿
二、常用的安全措施
为防止发生触电事故，除应注意开关必须安装在相线上 以及合理选择导线与熔丝外，还必须采取以下防护措施。 (1)正确安装用电设备 电气设备要根据说明和要求正确 安装，不可马虎。带电部分必须有防护罩或放到不易接触到 的高处，以防触电。 (2)电气设备的保护接地 把电气设备的金属外壳用导线 和埋在地中的接地装置连接起来，称为保护接地，适用于中 性点不接地的低压系统中。电气设备采用保护接地以后，即 使外壳因绝缘不好而带电，这时工作人员碰到机壳就相当于 人体和接地电阻并联，而人体的电阻远比接地电阻大，因此， 流过人体的电流就很微小，保证了人身安全。
靠地运行，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。
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《电工技术基础与技能》演示文稿
二、三相电源的连接
三相电源有星形(亦称 Y形 )联结和三角形(亦称 形） 联结两种。
《电工技术基础与技能》演示文稿
从三相电源三个相头 U1、V1、W1 引出的三根导线称 为端线或相线，俗称火线，任意两个火线之间的电压称为 线电压。Y 形联结的公共连接点 N 称为中性点，从中点引

n 1
1 0 0 0
三相异步电动机铭牌数据
1、 型号 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。 例如： Y 132 M－4 磁极数( 极对数 p = 2 ) 机座长度代号
机座中心高（mm） 三相异步电动机
2. 电压 电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。
例如：380/220V、Y/ 是指线电压为 380V 时 采用 Y联结；线电压为 220V 时采用 联结。
器组成，如图1-38所示。
图1-38 直流电动机的组成示意图
– （1）磁极
•
直流电动机的磁极如图1-39所示，
图1-39 直流电动机的磁极及磁路
（2）电枢
•
直流电动机的电枢是旋转的，是电动
机中产生感应电动势的部分。电枢和电枢
铁芯片示意图如图1-40所示。
图1-40 电枢和电枢铁芯片示意图
– （3）换向器
（1）Y－ 起动
Ul
I l
ZA
C
X
Y
B
正常运行
z 设：电机每相阻抗为
Il
Ul Z
3
I lY
Ul 3Z
A
Ul
I lY
ZX
C
Y
B
起动
I lY 1
I l
3
L3 L2 L1 Y－ 起动器接线简图
S
W1 L3 V2 UL22 V1 W2 L1 U1
Y起动
FU
U1
V1 W1
+＿UlW1U+＿PWV2 U2U21
首端流入，尾端流出。 尾端流入，首端流出。
B X (•)电流出
i
Im
iA
iB
iC

❖ 当SA向上合闸时，L1接U相，L2接V相，L3接W 相，电动机正转。当SA向下合闸时，L1接V相， L2 接U相，L3 接 W 相，即将电动机任意两相绕 组与电源接线互调，则旋转磁场反向，电动机跟 着反转。
交流电机
三相异步电机的反转
将接至交流电动机的三相交流电源进线中任意两相对调，电动机就可以反转。
交流电机
三相异步电机运行原理
三、异步电机的三种运行状态 根据转差率的大小和正负,异步电机有三种运行状态
状态 实现 转速 转差率 电磁转矩 能量关系
电动机
电磁制动
发电机
定子绕组接对称电 源
外力使电机沿磁场反 方向旋转
外力使电机快速旋转
0 < n < n1
n<0
0 s 1
s 1
驱动
制动
电能转变为机械能
起动必要条件：（1）定子具有空间不同相位的两个绕组 （2）两相绕组中通入不同相位的交流电流，分相。
交流电机
单相异步电机的工作原理
交流电机
单相异步电机的工作原理
原理分析：
（1）转子静止时，n=0,S=1,合成转矩为0，单相感应电动机无起动转矩，故单相异步电 动机不能自行起动。
三相异步电动机电源断一相，相当于一台单相异步电动机，故不能起动。
交流电机
材料能够承受的极限温度等级，分为A、E、B、F、H五级，A级最低 (105ºC)，H级最高(180ºC)。
交流电机
三相异步电动机运行原理
交流电机
三相异步电动机运行原理
交流电机
三相异步电机运行原理
一、转动原理 1、电生磁：三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形 旋转磁场。 2、磁生电：旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。

通常把定子三相绕组的六根出线头都引出， 来自据实际使用的需要，Y形接法
△形接法
可接成Y形或△形， 三相异步电动机的引出线
如图所示。
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第2章 交流电动机
机 电
传
2-1 三相异步电动机的基本结构与工作原理
动 控
制
一. 三相异步电动机的基本结构
鼠笼型转子绕组
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第2章 交流电动机
机 电
传
2-1 三相异步电动机的基本结构与工作原理
交流电动机的优缺点:
结构简单，制造、使用和维护方便，
运行可靠，成本低，效率高。
但是，功率因数低、起动和调速性能差。
5
第2章 交流电动机
机 电
传
概述
三相异步电动机的额定值
动 控
制
额定电 UN(压 kV 或 V)
额定运行状态时加在 定子绕组上的线电压.
额定功PN率 (kW)
额定条件下转轴上 输出的机械功率.
额定电I流 N(A)
额定 额定转 nN(r速 /min)
运行时电动机的转速 在额定运行状态下流
入定子绕组的线电流. 额定值的关系：
P N3U N IN coNs η N
额 额 额定 定 定效 频 功f率 率 率 NN 因co数 sN
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第2章 交流电动机
机 电
传
2-1 三相异步电动机的基本结构与工作原理
的结构特点、工作原理、运行特性及启动方法。
2
第2章 交流电动机
机 电
传
动
重点
控 制
异步电动机的机械特性，它是基于异步电动机的工作原理 而推导出来的；特别是异步电动机的人为机械特性，因为 它是分析异步电动机启动、调速、制动工作状态的依据； 对异步电动机铭牌数据、额定值的含义要非常熟悉； 异步电动机直接启动和Y-△降压启动的条件和优缺点， 线绕式异步电动机转子串电阻的启动、调速和制动， 以及各种启动方法的应用场合； 异步电动机变频调速和变极对数调速的特性与优缺点。

三角形连接
详细描述：三角形连接具有 以下特点
总结词：三角形连接是将三 相负载的各相依次相连，形
成闭合三角形回路。
01
02
03
每一相负载与其他两相负载 相连，形成完整的回路；
三角形连接适用于不平衡负 载，如三相电炉等；
04
05
在平衡负载情况下，各相电 流相等，且相位差为120度。
两种连接方式的比较
线电流
线电流是指流过每相线的 电流。在三相四线制中， 线电流是相电流的√3倍， 且相位差为120°。
电流平衡
在理想的三相交流电路中， 三相电流的大小相等，相 位差为120°。
电压和电流的关系
相位差
在三相交流电路中，电压和电流 之间存在一定的相位差。相位差 的大小和方向取决于电路的参数
和负载的性质。
在三角形连接中，任意一相的电压有 效值是线电压，线电压是相电压的根 号3倍。
两种连接方式的比较
星形连接和三角形连接各有优缺 点，选择哪种方式要根据实际情
况而定。
在星形连接中，中性点电流较小， 对中性线的依赖较小；在三角形 连接中，线电压等于相电压，线
路损耗和电压降落较小。
在实际应用中，可以根据负载的 性质和要求选择合适的连接方式。
03
三相负载的连接方式
星形连接
总结词：星形连接是一种常见的三相负载连接方式，其 中三相电源的每一相都与负载的一端相连，而负载的另 一端则通过中性线连接在一起。 每一相负载独立于其他相，电流通过中性线形成回路；
星形连接适用于平衡负载，如三相电动机等；
详细描述：星形连接具有以下特点 中性线的电流等于三相电流的矢量和，通常为零； 在不平衡负载情况下，中性线可能会产生较大的电流。

对运动。
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如果认为旋转磁场不动。则相当于转子作 逆时针方向旋转，转子绕组切割磁力线而产生 感应电势和感应电流。其感应电流在绕组中的 方向，可用右手定则来判定，即转子上半部是 朝向读者，用“⊙”符号表示；下半部是离开 读者的，用“+”来表示。转子导体所受力的 方向，根据左手定则，如图中“F”所示。可 见转子转动的方向和旋转磁场方向是一致的， 其如转果子转旋导速转体为磁就n，场不并的能且转切n速割将n磁永1与力远转线小子，于的也n实1。就际显无转而法速易旋n见转相，等。， 电源只加在电动机的定子绕组上，而转子绕组 中的电流是通过电磁感应得到的，因此又叫做 感应电动机
8
三相交流电流建立旋转磁场的过程
9
三相对称电流的数学表达式
iA = Imsinωt iB = Imsin(ωt-120°） iC = Imsin(ωt+120 °)
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当电流经过六分之一周波T1时刻，C相线 圈电流为0，A相线圈电流为正，电流由A端流 入，X端流出；B相线圈为负，由Y端流入，B 端流出。形成的磁场与T0时刻相比旋转了60度。
n1=60f/p
式中：f — 电源频率 p — 磁极对数 n1 — 同步转速，转/分。
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试分析如下情况
• 三个线圈中，如其中一个线圈断路，小 磁针是否会旋转？
• 三个线圈中，如其中一个线圈的方向接 反，小磁针是否会旋转？
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（3）电动机的工作原理和转差率
电动机运行原理
14
三相交流产生的旋转磁场，切割转子导体，
1500
17
通过这个例子，可以看出，感应电 动机在正常运转时的转差极小。如果电 动机所带动的机械负荷很大，会引起转 速降低，转差增大，转子中的电流与定 子中的电流也会增大，在严重的情况下 会导致电动机绕组烧坏。

三相交流电调试的方法与步骤
• 检查电源：断开所有负载，用万用表检查电源是否正常，检查电源线是否牢固连接。 • 调试步骤 • 按照电路图或相关说明连接电路。 • 按照调试要求设定相关参数。 • 开启电源，观察仪表指示是否正常。 • 逐渐增加负载，观察负载变化时电流、电压、功率等参数的变化情况。 • 如果出现异常情况，应立即关闭电源进行检查和调整。
测量电流
使用三相电电流表（或万用表）可以测量三相交流电的电流，注意电流表要与被 测电路串联连接。
测量三相交流电的功率和功率因数
测量功率
使用三相电功率表可以测量三相交流电的功率，注意功率表 要与被测电路连接正确（如电压表和电流表连接方式）。
测量功率因数
使用三相电功率因数表可以测量三相交流电的功率因数，注 意功率因数表要与被测电路连接正确。
测量仪器
为确保传输质量，传输设备还需配备测量仪器， 如电压表、电流表等。
防雷保护
针对自然界的雷电危害，传输设备需采取防雷保 护措施，如安装避雷器等。
03
三相交流电的特性分析
电压波形与频率
电压波形
三相交流电的电压波形是由正弦波、余弦波和正切波组合而 成的，其中正弦波和余弦波是基本波形，正切波是高
电力设备
三相交流电为许多电力设备提供电源，如电动机、变压器等，支 持现代工业的发展。
电子设备
三相交流电为许多电子设备提供电源，如计算机、电视机等，支 持人们的日常生活。
05
三相交流电的安全与防护
三相交流电的安全措施
1
遵守安全用电规则，不私拉乱接电线，不超负 荷用电，不使用破损的电设备和电配件。
2
频率
三相交流电的频率是指每秒完成周期性变化的次数，在我国 标准频率为50Hz。

Exit 39
3 电磁 P m功率
P m3U X N tE0sin N353 00 si0 2n.7 946.7 54 2 46 .76 k1W
4 过载倍 m 数
msi1nNsi2 n1.77 92.14
[例] 凸极式同步电动机（自学）
22.04.2020
.
Exit 40
§6-3 同步电动机的励磁调节及V形曲线
由于气隙磁阻均匀，且线性，所以电枢磁势和磁密在 空间分布一致，都呈正弦分布，所以电枢反应电势
可用电枢反应电抗Xa的压降来反应。
• 凸极式同步电动机的电枢反应和电枢磁势
（1）同步电动机的凸极效应使得电枢反应磁场的磁感 应强度分布发生畸变。而且随着转子相对电枢磁势的 位置不同，电枢磁场的分布也不同。
22.04.2020
Exit 11
§6-1 同步电动机的工作原理 定子
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同步电动机工作原理 .
Exit 12
§6-1 同步电动机的工作原理 定子
22.04.2020
同步电动机工作原理 .
Exit 13
§6-1 同步电动机的工作原理 定子
22.04.2020
同步电动机工作原理 .
Exit 14
§6-1 同步电动机的工作原理
同步电动机是 一种定子边用 交流电流励磁 以建立旋转磁 场，转子边用 直流电流励磁 所构成旋转磁 极的双边励磁 的交流电动机。
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同步电动机工作原理 .
定子
Exit 15
同步电动机分为隐极式和凸极式。
6-1-1 隐极式同步电动机的分析
一、隐极式同步电动机的电磁关系
Uj Ij Fj Φ 0 E 0 Ua I Fa Φ a E ajI Xa

PN 3U N I N cos N
4 103 0.84 3 380 I N 0.82
所以求得
IN=8.8A
• 结束
t 0
U1'
t 60
Im
iU iV iW
t
三相异步电动机的同步转速
60 f n1 (转/分） p
磁极对数 同步转速n1
(f=50HZ) P=1 P=2
P=3
P=4
P=5
P=6 500 转/分
3000 1500 1000 750 转/分 转/分 转/分 转/分
600 转/分
四、旋转磁场的旋转方向
9．防护等级IP44：防护等级由字母IP和两个数字 组成，IP是(International 国际)与(Protection防护) 的首写字母.开启式11 适用于干燥无灰尘场合； 防护式
22或23 适用于一般场合； 封闭式 44 适用于灰尘多、潮 湿或含酸性气体场合；防爆式 适用于易燃、易爆场合。
注:我国规定的标准环境温度为40℃
绝缘等级
A
E 120
B 130
F 155
H 180
极限温度（0C） 105
异步电动机产品名称代号
产品名称 异步电动机 绕线式异步电动机 防爆型异步电动机 高起动转矩异步电动机 新代号 Y YR YB YQ 汉字意义 异 异绕 异爆 异起 老代号 J、JO JR、JRO JB、JBO JQ、JQO
作用：一是导磁，二是安放绕组。
定子绕组：由漆包线绕制而成。连接方式有三角形或星形两种。
作用：形成旋转磁场。
机座：中小型电机采用铸铁机座；大型电机采用钢板焊接机座。
作用：支撑定子铁心。
A

2018-2-2
13
3.2.1单相脉振磁动势
f
1 2
Ni
0
(a)
(b)
图3-3整距集中绕组的磁动势
(a) 两极电机示意图
(b) 矩形波磁动势
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x 14
3.2.1单相脉振磁动势
对图3-3(b)所示的矩形波磁动势进行傅立叶分析，可以得到
相应的基波分量
f
y1
(x,
t)
4
(
Ni 2
)
cos
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25
3.3 交流绕组感应电动势
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26
3.3.1主磁通和漏磁通
当交流电机的定子绕组通入三相对称电流时，便在气隙中建 立基波旋转磁动势，同时产生相应的基波旋转磁场。与基波 旋转磁场相对应的磁通称为主磁通 ，用 Φm 表示。由于旋转 磁场是沿气隙圆周的行波，而气隙的长度是非常小的，所以 相应的主磁通实际上是与定、转子绕组同时相交链的，这也 是判断主磁通的重要依据。主磁通又称为气隙磁通，交流电 机就是依靠气隙磁通来实现定、转子之间的能量转换的。图 3-6所示是一台四极交流电机的主磁通分布情况，主磁通经 过的路径为：气隙→定子齿→定子轭→定子齿→气隙→转子 齿→转子轭→转子齿→气隙，与直流电机相类似。
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3.2.2三相旋转磁动势
A
Z
Y
A
Z
Y
B
C
X
(a)
A
Z
Y
B C
X
(b)
A
Z
Y
B
C
B
C
X
X
(c)
(d)
图3-5 三相电枢绕组的旋转磁场