學(xué)習(xí)情境3三相異步電動(dòng)機(jī)

1、學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 三相異步電動(dòng)機(jī)的星三角啟三相異步電動(dòng)機(jī)的星三角啟動(dòng)及有功功率的測(cè)量動(dòng)及有功功率的測(cè)量【任務(wù)目標(biāo)【任務(wù)目標(biāo)】知識(shí)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)：元件模型的建立；電路電壓、電流的相元件模型的建立；電路電壓、電流的相量分析方法；有功功率的測(cè)量方法；有量分析方法；有功功率的測(cè)量方法；有功功率、無功功率和視在功率的關(guān)系。功功率、無功功率和視在功率的關(guān)系。技能目標(biāo)：技能目標(biāo)：會(huì)繪制、分析三相對(duì)稱負(fù)載的電路圖和會(huì)繪制、分析三相對(duì)稱負(fù)載的電路圖和工作原理。工作原理。觀察星、三角連接時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化。觀察星、三角連接時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化。獨(dú)立完成電動(dòng)機(jī)的接線、電量的測(cè)量。獨(dú)立完成電動(dòng)機(jī)的接線、電量的測(cè)量。利

2、用相量圖說明電壓關(guān)系、電流關(guān)系。利用相量圖說明電壓關(guān)系、電流關(guān)系。 任務(wù)任務(wù)3.1 3.1 三相正弦交流電路的分析三相正弦交流電路的分析【任務(wù)描述】通過對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)組成、銘牌數(shù)據(jù)的分析，掌握三相正弦交流電路的分析方法?！救蝿?wù)分析】 v技能目標(biāo)正確聯(lián)接電動(dòng)機(jī)、電燈組負(fù)載電路；會(huì)使用儀表測(cè)量電路中的電壓、電流和功率；會(huì)分析電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。v知識(shí)目標(biāo)能夠建立三相電路的模型；掌握三相電路中，線電壓、相電壓、線電流與相電流的基本概念和分析方法，會(huì)計(jì)算電路的功率。【知識(shí)準(zhǔn)備【知識(shí)準(zhǔn)備】v 1 三相電路基本概念三相電路基本概念(1) 三相交流電的基本特征三相交流電的基本特征三相交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖

3、所示，定子有三個(gè)繞組三相交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖所示，定子有三個(gè)繞組AX、BY、CZ，它們，它們?cè)诔叽纭⒃褦?shù)和繞法上完全相同，空間上彼此相隔在尺寸、匝數(shù)和繞法上完全相同，空間上彼此相隔120，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極旋，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)時(shí)，每相定子繞組依次切割磁力線，產(chǎn)生頻率相同、幅值相等、相位轉(zhuǎn)時(shí)，每相定子繞組依次切割磁力線，產(chǎn)生頻率相同、幅值相等、相位互差互差120的正弦交流電動(dòng)勢(shì)，如果分別用的正弦交流電動(dòng)勢(shì)，如果分別用uA、uB、uC表示三個(gè)繞組所表示三個(gè)繞組所輸出的正弦交流電壓，則可表示輸出的正弦交流電壓，則可表示成如下瞬時(shí)值表達(dá)式：成如下瞬時(shí)值表達(dá)式： ABC2sin()2sin(120 )2sin(1

4、20 )uUtuUtuUt波形圖、相量圖具有幅值相等，頻率相同，相位互差的120的三個(gè)正弦電壓稱之為對(duì)稱三相交流電壓，如果是電動(dòng)勢(shì)，則稱之為對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)。 （2） 三相電源的聯(lián)接方式三相電源的聯(lián)接方式三相發(fā)電機(jī)的三個(gè)繞組有兩種聯(lián)接方式：星形（Y）聯(lián)接和三角形（）聯(lián)接。大型發(fā)電機(jī)通常采用星形聯(lián)接。ABuBCuCAuCABNL1L2L3AXYZBCuAuBuCACAuAXYCBZABuBCuBC星形（Y）聯(lián)接三角形（）聯(lián)接將三相電源繞組的末端將三相電源繞組的末端X、Y、Z連在一起，首端連在一起，首端A、B、C引引出作為輸出線。出作為輸出線。 將三相電源的三個(gè)繞組按相序依次將三相電源的三個(gè)繞組按相

5、序依次首尾連接，由首尾連接，由3個(gè)連接點(diǎn)引出個(gè)連接點(diǎn)引出3條端條端線作為輸出線。線作為輸出線。 （3） 相電壓與線電壓相電壓與線電壓從三相發(fā)電機(jī)三相繞組的首端A、B、C引出的輸電線叫做端線或相線，也稱火線。從三相發(fā)電機(jī)三相繞組接在一起的末端X、Y、Z引出的輸電線叫做中線或零線。相電壓相電壓UP：相線與中線之間的電壓稱為相電壓。如：uA、uB 、uC。相電壓的正方向?yàn)橛上嗑€指向中線。線電壓線電壓UL：相線與相線之間的電壓稱為線電壓。如：uAB、uBC 、uCA 。線電壓的正方向?yàn)橛汕耙荒_標(biāo)所對(duì)應(yīng)的相線指向后一腳標(biāo)所對(duì)應(yīng)的相線。 1） 在星形聯(lián)接（在星形聯(lián)接（Y）的三相電源電路中，線電壓與相電壓之

6、間的關(guān)系：）的三相電源電路中，線電壓與相電壓之間的關(guān)系：303ABAABUUUU30 330 3CACCABCBBCUUUUUUUU30 3plUU相量圖三相電源作星形聯(lián)三相電源作星形聯(lián)接時(shí)，在數(shù)值上，接時(shí)，在數(shù)值上，線電壓是相電壓的線電壓是相電壓的倍；在相位上，線倍；在相位上，線電壓超前相電壓電壓超前相電壓30 2） 在三角形聯(lián)接（）的三相電源電路中，線電壓與相電壓之間的關(guān)系：CZCABYBCAXABUUUUUU plUU三相電源作三角形聯(lián)接時(shí)，線電壓就是相電壓。 4. 三相負(fù)載的聯(lián)接方式三相負(fù)載的聯(lián)接方式所謂三相負(fù)載就是接在三相電源上的負(fù)載，當(dāng)各相負(fù)載相同時(shí)我們稱之為對(duì)稱三相負(fù)載，如果各相

7、負(fù)載不同，稱為不對(duì)稱三相負(fù)載。（如沒有特殊說明，本書都為對(duì)稱三相負(fù)載）三相負(fù)載也有兩種聯(lián)接方式，即星形（Y）聯(lián)接和三角形（）聯(lián)接。ACBNZZZiAiNiCiBuAuBuCiaibicACBiCAuBCuABuCAiAiBiCiABiBC三相星形（Y）負(fù)載三相三角形（）負(fù)載三相負(fù)載的星形聯(lián)接是指把三相負(fù)載的一端聯(lián)接在一起，這一公共端也稱負(fù)載的中性點(diǎn)，常與電源中線相連；三相負(fù)載的另一端分別與三相電源的三根相線連接，這種有中線的星形聯(lián)接方式也稱為三相四線制電路。(5) 相電流與線電流相電流與線電流相電流：相電流：在三相電路中，流過各相負(fù)載的電流稱為相電流。其正方向與相電壓方向相同。如ia，ib，i

8、c，或iAB，iBC，iCA。線電流：線電流：在三相電路中流過每根相線的電流稱為線電流。其正方向規(guī)定為由電源流向負(fù)載。如iA，iB，iC。中線電流：中線電流：指流過中線的電流，其正方向規(guī)定為由負(fù)載中點(diǎn)流向電源中點(diǎn)。如iN。1）在星形聯(lián)接（）在星形聯(lián)接（Y）的三相負(fù)載電路中）的三相負(fù)載電路中線電流與相電流之間的關(guān)系：線電流與相電流之間的關(guān)系： cCbBaAIIIIII lpII中線電流：中線電流：CBANIIII對(duì)稱三相負(fù)載，則有 =0 NI2）在三角形聯(lián)接（）的三相負(fù)載電路中，線電流與相電流之間的關(guān)系： a.對(duì)于一般性三相負(fù)載電路根據(jù)基爾霍夫電流定律 BCCACABBCBCAABAIIIIII

9、III線電流CACACABCBCBCABABABZUIZUIZUI相電流b. 對(duì)于對(duì)稱三相負(fù)載電路 303ABAII303303CACBCBIIII 303plII例：已知：在三相對(duì)稱電路中，負(fù)載阻抗Z=6+j8 求三相負(fù)載在星接和角接兩種情況下，電路中各相電流與線電流。 VttuAB)30cos(2380)(1.負(fù)載作Y形聯(lián)接 VUAB3038030330380ANUV0220AjIA1 .5322860220AIC9 .6622AIB1 .173222.負(fù)載作形聯(lián)接： VUAB30380AjIAB1 .23388630380AIBC1 .14338AICA9 .9638AIA1 .5333

10、8AIB1 .173338AIC9 .66338三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。定子部分包括機(jī)座、定子鐵心和三相繞組等部件。機(jī)座通常由鑄鐵或鑄鋼制成，鐵心由硅鋼片疊制而成，每片之間相互絕緣。定子繞組由三相對(duì)稱繞組組成，按一定空間角度依次嵌放在定子槽內(nèi)，各相繞組的端點(diǎn)經(jīng)接線盒引出，可接成星形或三角形。定子的硅鋼片 未裝繞組的定子 裝有三相繞組的定子 電動(dòng)機(jī)接線盒端子布局與定子繞組聯(lián)接方式 定子繞組三角形聯(lián)接定子繞組星形聯(lián)接任務(wù)任務(wù)3.2三相異步電動(dòng)機(jī)的功率測(cè)量三相異步電動(dòng)機(jī)的功率測(cè)量 【任務(wù)描述】任何電器元件或設(shè)備，都有其標(biāo)稱功率，功率的大小是電器設(shè)備

11、的重要特征，不論是考慮用電設(shè)備，還是考慮供電系統(tǒng)，計(jì)算和測(cè)量功率都是十分必要的。在實(shí)際電力系統(tǒng)中，大多是三相供電制，掌握三相電動(dòng)機(jī)功率的測(cè)量方法，會(huì)分析、計(jì)算三相電路的功率【任務(wù)分析】 v技能目標(biāo)會(huì)正確選擇測(cè)量?jī)x表測(cè)量三相電路的功率；能繪制測(cè)量電路原理圖v知識(shí)目標(biāo)掌握三相電路的有功功率、無功功率和視在功率的分析和計(jì)算方法【知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備】1 三相電路的功率三相電路的功率在三相電路中，負(fù)載所消耗的總功率為各相負(fù)載所消耗功率之和。在三相電路中，負(fù)載所消耗的總功率為各相負(fù)載所消耗功率之和。ABCA AAB BBC CCcoscoscosPPPPU IU IU I三相對(duì)稱電路的功率三相對(duì)稱電路的功率

12、在三相對(duì)稱電路中，各相負(fù)載的相電壓、相電流的有效值相等，功率因數(shù)也在三相對(duì)稱電路中，各相負(fù)載的相電壓、相電流的有效值相等，功率因數(shù)也相等。因此，電路的總功率為：相等。因此，電路的總功率為：3cos3PU IP相相相相當(dāng)三相負(fù)載作星形聯(lián)接時(shí)當(dāng)三相負(fù)載作星形聯(lián)接時(shí) 3YUU 線相YYII相線3cos3cos3cos3YUPUIIU I線Y相 Y相相Y線相線 線相當(dāng)三相負(fù)載作三角形聯(lián)接時(shí)：當(dāng)三相負(fù)載作三角形聯(lián)接時(shí)： 3I 線相線相IUU cosIU3cos3I3UcosI3相線線相線線相相相UP在三相對(duì)稱電路中，不論是星形連接還是三角形連接，負(fù)載所消耗的總有功功率均為： cosIU3相線線P對(duì)稱負(fù)載

13、的無功功率和視在功率為： 3sin3QU ISU I線 線相線 線三相對(duì)稱電路中有功功率P、無功功率Q和視在功率S三者之間的關(guān)系為 22SPQ2 三相功率的測(cè)量三相功率的測(cè)量在三相四線制接法的電路中，通常采用三表法(也稱三瓦計(jì)法或三瓦特表法)測(cè)量負(fù)載的總功率，即用三塊功率表同時(shí)測(cè)出對(duì)應(yīng)各相的功率后求和。當(dāng)然，也可只用一塊功率表，依次接在各相測(cè)量功率，然后把三次測(cè)得的功率求和，所以，這種測(cè)量方法也稱一表法（一瓦特表法或一瓦法）。如果是對(duì)稱三相負(fù)載，只需測(cè)量一相的功率，然后乘以3即可。 1） 三表法（三瓦特表法）三表法（三瓦特表法）負(fù)載ACBNW1W2W3負(fù)載總功率等于各相功率之和負(fù)載總功率等于各相功率之和 P=P1+P2+P32