第六章用电技术及常用电器.doc

第六章用电技术及常用电器

课题
第六章用电技术及常用电器
第一节电力供电与节约用电

课型
新课
授课班级

授课时数
1

教学目标
1．了解电能的产生（电力生产）。
2．了解电能的输送和分配原则。
3．节约用电

教学重点
1．电力的生产方式。
2．电力系统、工业与民用供电系统的组成。
3．供电质量。

教学难点
电力系统、工业与民用供电系统的组成和分配原则。

学情分析

教学效果

教后记

新课
Ａ、引入
人们日常生活中使用电是如何产生的？产生的电又是怎样从发电厂输送到用户的呢？
B、新授课
第一节电力供电与节约用电
一．电能的特点
自然界的能源可分为一次能源和二次能源两类，一次能源是指自然界中现成存在的可直接利用的能源，如煤、风、水等能源；二次能源是指由一次能源加工转换而成的能源，包括电能和燃油等。
与其他形式的能源比较，电能具有以下几个方面的特点：
（1）便于转换。
（2）便于输送。
（3）便于控制和测量。
（4）电能的生产、输送和使用比较经济、高效、清洁、污染少，有利于节能和保护环境。
二．电力的生产

目前电力的生产主要是以下三种方式：
（1）火力发电
火力发电是通过煤、石油和天然气等燃料燃烧来加热水，产生高温高压的蒸汽，再用蒸汽来推动汽轮机旋转并带动三相交流同步发电机发电。
（2）水力发电
水力发电是利用水的落差和流量去推动水轮机旋转并带动发电机发电。
（3）原子能发电
原子能发电是利用原子核裂变时释放出来的巨大能量来加热水，产生高温高压的蒸汽推动汽轮机从而带动发电机发电。
此外，还有风力发电、太阳能发电、地热发电和潮汐发电等。
电能与其他能量的相互转换关系如上图所示。
三、电力的输送和分配
1．电力系统
为了供电的安全连续可靠和经济，将各类发电厂的发电机、变电所、输电线、配电设备和用电设备联系起来组成一个整体，这个整体就称为电力系统，如图所示。

由于发电厂往往建立在离用电中心很远的地方，因此，必须进行远距离输电。
从输电角度来讲，电压越高，则输送的距离越远，传输的容量就越大，电能的消耗也越小。
但从用电角度来讲，为了人身安全和降低用电设备的制造成本，则希望电压低些为好。
为此，大中型发电厂发出的电都要经过升压，然后由输电线送到用电区，再进行降压并分配给用户。即采用高压输电，低压配电的方式。
对于低压供电的用户，则不用变压，只需设置仅有变电和配电设备的配电所就行了，系统如图所示。

2工业与民用供电系统
（1）小型工业与民用建筑设施的供电
小型工业与民用建筑设施的供电，一般只需设立一个简单的降压变电所，供电系统如图所示。

（2）中型工业与民用建筑设施的供电
中型工业与民用建筑设施的供电，一般电源进线维6 ~ 10 ，经高压配电所，再由6 ~ 10配电线路将电能送到各建筑物的变电所，降为380 220 V低压，供给用电设备，如图所示。

（3）大型工业与民用建筑设施的供电
大型工业与民用建筑设施的供电，电源进线一般为35 或以上，第一次降压为6 ~ 10 ，然后用配电线路送到各用电点的变电所，再降为380 220 V电压，也有35 直接降为低压的，如图所示。

3供电质量
供电质量包括供电的可靠性、电压质量、频率质量及电压波形质量等方面。
（1）供电的可靠性
供电的可靠性用事故停电到恢复供电所需时间的长短来反映。电力负荷通常分为三类：
① 一类负荷
一类负荷是指当停电时将产生大量废品，减产或造成公共场所秩序严重混乱的部门，一般采用两个独立的电源系统供电。
② 二类负荷
二类负荷是指停电时可能引起人身伤亡、造成重大政治影响、设置损坏、产生事故或混乱的场所，一般由两路电源线进行供电。
③ 三类负荷
第三类负荷是指不属于上述第一、二类负荷的用户，其供电方式一般为单路。
（2）电压质量
国家规定：35 及以上供电电压允许偏差为 ± 10 %，10 及以下的供电电压允许偏差为 ± 7 %，220 V单相供电允许偏差为 + 5 % ~ -10 %。
（3）频率质量
我国交流电力设备的额定频率为50 ，频率偏差一般不超过 ± 0.5 。若电力系统容量达3 000 MW以上时，频率偏差不得超过 ± 0.2 。
（4）电压波形质量
由于大型晶闸管整流装置及一些新零件的使用，导致供电系统中电流、电压波形发生变化，使其他用电设备损耗增大、寿命缩短，过大的畸变还会影响一些电气设备正常工作。
四、节约用电
我国的电力生产飞速发展，电力供求的矛盾有所缓解。但是随着国民经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，电力供求矛盾仍然是一个长期存在的问题，仍然需要采取开发与节约并重的方针。节约用电的主要途径包括技术改造和科学管理两个方面，具体有：
1．合理使用电气设备。
（1）合理使用电动机和变压器。
（2）更新淘汰低效率的旧型号供用电设备。
2．提高用电功率因数。
3．革新挖潜，改造生产工艺和设备。
4．降低供电线路的损耗。
5．节约空调和照明用电。
6．推广节电新技术。
（结合生活实例讲解）

（结合图形讲解）

（结合图形讲解）

（画图讲解）

（结合图形讲解）

（结合实例讲解）

（讲解）

（讲解）

练习
1．目前电力生产的三种主要方式是（ ）。
A．火力发电 B．水力发电 C．太阳能发电 D．核能发电
2．在下列场所中，属于一类负荷的是（ ）。
A．交通枢纽 B．炼钢厂 C．居民家庭 D．电影院
3．学校属于（ ）类负荷。
A．一类 B．二类 C．三类

小结
1．电能具有便于转换、便于输送、便于控制和测量等几个方面的特点。
2．目前电力生产的主要方式是火力发电、水力发电和原子能发电三种。
3．电力系统由发电厂、变电所、电力网和电能用户组成。发电厂发出的电压经升压变压器升压后，由高压输电网输送到用电区域；再经一次、二次降压变压器降压，然后送到用电户，再分配给低压用电设备使用。我国的一般工业和民用电为50、220V或380V交流电。
4．供电质量包括供电的可靠性、电压质量、频率质量及电压波形质量等四个方面。
5．电力负荷通常分为三类，分类等级越高，对供电系统的可靠性、稳定性的要求就越高。

布置作业

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课题
第六章用电技术及常用电器
第二节用电保护

课型
新课
授课班级

授课时数
1

教学目标
掌握常用的安全防护措施。

教学重点
常用的安全防护措施。

教学难点
常用的安全防护措施。

学情分析

教学效果

教后记

新课
Ａ、引入
现在，因为触电而受到伤害甚至失去生命的事情在我们身边越来越普遍，那么要怎样避免呢？
B、新授课
第二节用电保护
由于电气设备的绝缘损坏或安装不合理等原因出现金属外壳带电的故障称为漏电。设备漏电时，会使接触设备的人体发生触电，还可能会导致设备的烧毁、电源短路等事故，必须采取一定的防范措施以确保安全。
一、保护接地
在电源中性点不接地的供电系统中，将电气设备的金属外壳与接地体（埋入地下并直接与大地接触的金属导体）可靠连接，这种方法称为保护接地。通常接地体为钢管或角钢，接地电阻不允许超过4 Ω。如果大于4 Ω，可采用铺设地线网、使用降阻剂等措施来减小接地电阻。如图所示为保护接地原理图，（a）图机器未设置保护措施，有触电危险；（b）图由于采取了保护接地措施，因此很安全。

(a) (b)
二、保护接零
在电源中性点已接地的三相四线制供电系统中，将电气设备的金属外壳与电源零线相连，这种方法称为保护接零。
如下图(a)所示为保护接零原理图。当设备的的金属外壳接电源零线之后，若设备某相发生外壳漏电故障，就会通过设备外壳形成相线与零线的单相短路，其短路电流足以使该相熔断器熔断，从而切断了故障设备的电源，确保了安全。

当采用保护接零时，电源零线决不允许断开，否则保护失效。因此，除了电源零线上不允许安装开关、熔断器外，在实际应用中，用户端往往将电源零线再重复接地，以防零线断开。重复接地电阻R0一般小于10 Ω。重复接地线将起着把漏电电流导入大地的作用。
对于单相用电设备，一般采用三脚插头和三眼插座，其中一个孔为接零保护线，对应的插头上的插脚稍长于另外两个电源插脚，如上图（b）所示。
采用保护接零时要特别注意，在同一台变压器供电的低压电网中，不允许将有的设备接地、有的设备接零，如下图所示。这是因为如果某台接地的设备出现漏电时，其漏电电流经设备接地电阻′和中性点接地电阻产生压降，使电源中性点和中性线的电位不等于大地的零电位。所有保护接零设备的金属外壳均带电，当人体触及无故障的接零设备金属外壳时，也会发生触电事故。

由于低压系统的电源中性点一般都接地，所以，用电设备的金属外壳大多采用保护接零，以确保安全。
三、加装漏电保护器
漏电保护器又称触电保安器或漏电开关，是用来防止人身触电和设备事故的主要技术装置。在连接电源与用电设备的线路中，当线路或用电设备对地产生的漏电电流达到一定数值时，通过保护器内的特殊装置检取漏电信号并经过放大去驱动开关而达到断开电源的目的，从而避免人身触电伤亡和设备损坏事故的发生。漏电保护器外形如下图所示。

漏电保护器的安装接线应符合产品说明书规定，装置在干燥、通风、清洁的室内配电盘上。家用漏电保护器的安装比较简单，只需将电源两根进线连接于漏电保护器进线两个桩头上，再将漏电保护器两个出线桩头与户内原来两根负荷出线相连即可。
漏电保护器垂直安装好后，应进行试跳，试跳方法即按一下试跳按钮，如漏电保护器开关跳开，则为正常。如发现拒跳，则应送修理单位检查修理。
日常因电器设备漏电过大或发生触电时，保护器动作跳闸，这是正常的情况，不能因动作频繁而擅自拆除漏电保护器。正确的处理方法是检查，消除漏电故障后，再继续将漏电保护器接入使用。
四、电器设备保安措施
发生电器设备事故的原因是多方面的，但其中因疏忽大意或因对电器安全缺乏正确认识而引起的事故占据着相当大的百分比。为了有效地防止发生电气事故，保障人身及设备安全，必须有一定的电器保安措施。针对电器事故发生的原因，制定基本保安措施可以从下述的几个方面着手：
1．生产车间电器设备的安装、维修等应规定工作制度，并由合格的电气技术人员进行操作。
2．新电机、电器设备运行前必须经过验收，检验合格后方可使用。
3．电器设备应经常维护、定时检修，保持良好状态，不得带“病”工作。
4．电器设备检修时，应有相应的操作规程。检修时应撤除电源，在电源处应挂出警示牌，任何无关人员不得乱动电器设备及断开或接通电源。
5．应建立必要的安全操作制度。如使用220 V手电钻应戴橡皮绝缘手套操作或者操作时地面上垫橡皮绝缘垫。使用电容器时，电容器在断电后应放电，以免剩余电荷使人触电。使用电热设备时应远离易燃物，用毕应立即切断电源。
6．工作场所敷设导线的方法和结构应符合规定，不得任意乱拉电源线。
7．电器设备导电部分不可裸露，设备外壳必须妥善接地或接零。
8．熔断器的熔体应与被保护的负载相适应，不可用铜线代替。为了防止设备漏电伤人，可装置低压漏电保护装置。
9．正确安装用电设备。电气设备要根据说明和要求安装正确，不可马虎从事。带电部分必须有防护罩或放到不易接触到的高处，必要时采用联锁装置，以防触电。
10．采用各种安全保护用具。为保护工作人员的操作安全，要求操作人员必须严格遵守操作规程，并使用绝缘手套、绝缘鞋、绝缘钳、棒、垫等保护用具。

（结合图形讲解）

（结合图形讲解）

（结合图形讲解）

（结合图形讲解）

（展示实物）

（讲解）

（讲解）

练习

小结
常用的用电技术有：保护接地、保护接零、加装漏电保护器。

布置作业

课题
第六章用电技术及常用电器
第三节照明灯具

课型
新课
授课班级

授课时数
2

教学目标
1．熟悉常用电光源的种类。
2．了解各种光电转换电器。
3．了解各种电热转换电器。

教学重点
1．光电转换电器。
2．电热转换电器。

教学难点
电－光、光－电转换电器的工作原理。

学情分析

教学效果

教后记

新课
Ａ、引入
电能之所以成为当今人类社会所利用的最主要的能源，其主要原因之一就是电能容易转换成其他形式的能源而便于人们利用。
B、新授课
第三节照明灯具
电光转换电器最主要最普遍的是各种电光源。目前常用电光源可分为热辐射光源和气体放电光源两大类。
一、热辐射光源
热辐射光源结构简单，所需附件较少，价格便宜，缺点是电源被动对其寿命和发光效率影响很大。热幅射光源主要有白炽灯和卤钨灯（包括碘钨灯和溴钨灯）。
1．白炽灯
白炽灯的灯丝是由钨丝制成的，绕成单旋或双螺旋状，通过电流灯丝被加热达3 600 ℃左右的白炽灯状态而发光。
白炽灯常用的有插口和螺口两种，如图所示。使用时应注意将相线接到螺口灯泡顶部的电极上，并选用与电源电压相符的白炽灯。

2．卤钨灯
卤钨灯的发光原理与白炽灯相同。

二、气体放电光源
气体放电光源是利用气体放电辐射发光的原理，相对于热辐射而言，气体放电发光效率较高，寿命长，受电源电压波动的影响较大；但缺点是控制电路较复杂，件多，价格相对较高。
1．荧光灯
荧光灯是一种低压汞放电灯具，其灯管两端有一个密封的电极（见下图），灯管内充有低压汞蒸气及少量帮助启燃的氩气，灯管内壁涂有一层荧光粉。当灯管通电灯丝加热到一定温度时发射电子，电子在电场的作用下逐渐达到高速碰撞汞原子，使其电离产生紫外线，紫外线激励管壁上的荧光粉使之发出大量可见光。因为荧光灯发出的光接近于自然光，因此也称为日光灯。

与白炽灯相比较，荧光灯发光效率高（比白炽灯高5倍）且寿命长，缺点是功率因数较低，还存在频闪效应（即灯光随电流的周期性变化而频繁闪烁），容易使人产生错觉。
2．高压汞灯
高压汞灯也称为高压水银灯，其原理与荧光灯相同，结构如图所示。

高压汞灯在工作时第一主电极与辅助电极间先行放电，使内层石英放电管内汞气化，而后第一、第二主电极之间弧光放电，辐射大量紫外线，致使外层玻璃泡内壁上的荧光粉受激发发出可见光。高压汞灯发光效率高，功率较大，所以适用于大面积的室外（如广场）照明。缺点是起动时间较长。
3．高压钠灯和其他气体放电光源
高压钠灯的结构与高压汞灯基本相同，如图所示。高压钠灯利用高气压的钠蒸气放电发光，其发光效率比高压汞灯还高一倍，便起动的时间也较长。

三、新型电光源
1．三基色节能日光灯
三基色节能日光灯是一种高效、节能、舒适、亮丽、长寿的新型电光源。三基色节能日光灯的发光效率可比普通日光灯提高30%左右，是白炽灯的5～7倍，也就是说一只7 W的三基色节能日光灯发出的光与40 W白炽灯相同。而且光色柔和、显色性好、体积小、造型别致，其外形有直管形、单U形、双U形、2D形、H形等。H形三基色节能日光灯由两根平等排列且顶部相通的玻璃灯管和灯头组成，如图所示。三基色节能日光灯应采用专用的灯座，拆装时应捏住灯头的铝壳部分平稳地转动或拔出，不要捏住玻璃灯管摇动或推拉，以免灯管与灯头松脱。

2灯
灯采用半导体发光二极管器件作为电光源，如下图所示。灯显示效果好，可以频繁快速开关，使用是直流低电压驱动。特别适用于：应急灯、显示屏，楼梯灯，指示灯、装饰灯等场合最佳。传统白炽灯泡采用热发光技术，浪费了90％ 的能源，而发光二极管的效能转换效率却非常高。白光照明的耗电量仅为相同亮度白炽灯的10％～20％。普通灯泡寿命只有1 000小时；而白光灯寿命却可以达到10万小时。采用照明的电光源突出的优点就是环保，只用3 V的直流电压保证其没有电磁干扰，同时寿命长又保证少产生废物，不像日光灯点亮后会产生汞蒸汽等污染物。照明光源体积小、重量轻、方向性好，并可耐各种恶劣条件，比如可以泡放在水中等。这些优点使它足以对传统光源市场造成巨大冲击。因此 与太阳能发电的结合被人们称为21世纪最理想的照明方案。

（结合生活实例讲解）

（讲解发光原理和其优缺点）

（实物展示）

（对比热辐射光源进行介绍）

（结合实物或图片讲解）

（提示学生注意）

（结合图片简要介绍原理注意各光源特点）

（实物展示、讲解）

练习
常用电光源可分为 光源和 光源两大类。

小结
1．电能是人类利用的主要的能源，人类利用电能都是把电能转换成其他形式的能源，包括机械能、热能、光能和化学能等。
2．光电转换电器主要是照明电器，常用电光源可分为热辐射光源和气体放电光源两大类。热辐射光源主要有白炽灯和卤钨灯；气体放电光源包括荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯。

布置作业

课题
第六章用电技术及常用电器
第四节变压器

课型
新课
授课班级

授课时数
2

教学目标
1．掌握变压器的基本结构。
2．掌握变压器的工作原理。
3．了解变压器的主要用途。

教学重点
1．变压器的基本原理。
2．变压器的变压比和变流比。

教学难点
变压器的工作原理和外特性。

学情分析

教学效果

教后记

新课
Ａ、引入
变压器是一种利用电磁感应原理，将某一数值的交变电压变换为同一频率的另一数值的交变电压的静止的电气设备。
B、新授课
第四节变压器
一、变压器的用途
变压器按照用途主要分为以下几类：
1．电力变压器
变压器最主要的用途是作为输、配电用的电力变压器。
因为发电厂发出的电能被输送到用户通常要通过很长的输电线，根据三相电功率的公式，在输送功率和负载功率因数一定时，输电线路上的电压U 越高，则电流I就越小，这不仅可以减小输电线的截面积，节约线材，而且可以减小输电线路的功率损耗。这就促使输电线路的电压由高压向超高压和特高压不断升级。

2．特种变压器
是指在特殊场合使用和特别用途的变压器，例如电焊机变压器、电炉变压器、控制变压器、整流变压器、自耦变压器等。

3．仪用变压器
用于仪表测量技术中，如电流互感器、电压互感器等。

4．其他变压器
如高压变压器、脉冲变压器等。
二、变压器的基本结构
变压器是由铁心和绕组两部分组成。
1．铁心
铁心构成电磁感应所需要的磁路。为了减少涡流损耗，铁心通常用磁导率高而又互相绝缘的硅钢片相叠合而成。
2．绕组
变压器的绕组用绝缘良好的漆包线、纱包线或丝包线绕成。
变压器工作时与负载相互连接的绕组称为二次绕组（或副边绕组），与电源连接的绕组称为一次绕组（或原边绕组）。一次和二次绕组的匝数一般分别记为和。
变压器一次和二次的电压的有效值分别记为和，电流有效值分别记为和。

三、变压器的基本原理
1．电磁感应
图示电路，接上正弦波电压，则线圈中将产生正弦波电流，同时在铁心中有正弦交变磁通穿过绕组，所以二次绕组中产生感应电动势、感应电流，灯泡发出暗光。

这说明：交流电流产生交变磁场，交变磁场感应出交变电压。
2．理想变压器
如果认为变压器采用的铁心是强磁性体，并且无损耗，那么变压器可以看成是理想变压器。
强磁性体：就是流经一次绕组所产生的磁通全部跟二次绕组链合。
对于理想变压器，以下关系成立。
( 电压与绕组匝数成正比 )
（电流与绕组匝数成反比）
四、变压器的空载运行和变压比
绕组中每匝中感应的电压相等，因为每匝都与同一交变磁场耦合。变压器二次绕组的匝数越多，则二次电压就越大。
同理，变压器一次侧每匝电压是相同的。
如果变压器的一次、二次与同一磁场相耦合，则一次、二次每匝上的电压将相等。即二次对一次的电压比与二次对一次的匝数比相等。
即：

五、变压器的负载运行和变流比
理想变压器在带负载的情况下运行，其内部不消耗功率，输入变压器的功率全部消耗在负载上，即：
。

变压器一次、二次电流比恒等于变压器一次、二次匝数比的倒数。

六、变压器的外特性
变压器运行时，改变负载就会影响二次输出电压与电流的大小。
在变压器负载阻抗改变时，二次电压与二次电流之间的关系称为变压器的外特性。
交流供电系统中，用电设备通常要通过变压器接入电压电源。在变压器一次接入额定电压、二次侧开路时，二次电压叫开路电压，这个电压是变压器二次的额定电压。即。变压器的二次接入负载后，有电流输出，二次绕组产生压降，输出电压变为，变压器二次输出电压随输出电流改变的关系称为变压器的外特性。不同用途的变压器具有不同的外特性。
变压器的外特性通常是在一次电压，负载功率因数为定的条件下测试出来。变压器次级输出电压 随输出电流的增加而减小，从空载时的电压到电流达到额定值时，次级电压降为 ，变化的程度用电压变化率表示：

一般电力变压器（如工厂动力用变压器，居民照明用变压器），电压变化率小于5%～10%。
七、变压器的效率
变压器工作时，要有功率损耗，造成变压器的输出功率小于输入功率。变压器的损耗包括：铜损和铁损。
1．铜损是因变压器绕组的铜线有一定量的电阻而产生的，电流通过一次、二次绕组要产生热量而损失电能。
2．铁损是铁心发热而产生的。
变压器的效率是其输出有功功率 与其输入有功功率 的比值，一般用字母 h 表示。
/

（图片展示、讲解）

（图片展示、讲解）

（图片展示）

（展示实物）

（有条件可结合动画演示讲解）

(详细讲解)

（讲解）

（讲解）

练习
对于一次绕组 = 1 500，二次绕组 = 150 的变压器，若在一次侧施加电压= 1 000 V，问二次电压是多少伏？若一次电流 = 5 A，则二次电流为多少安？

小结
1．变压器按照用途主要分为电力变压器、仪用互感器、特种变压器和其他用途的变压器等几类。
2．铁心和绕组（线圈）是变压器最基本的组成部分。铁心构成变压器的磁路;绕组分为一次绕组和二次绕组。

布置作业

课题
第六章用电技术及常用电器
第五节交流电动机

课型
新课
授课班级

授课时数
2

教学目标
1．了解三相异步电动机的基本结构。
2．了解电动机转动原理。
3．理解三相异步电动机机械特性的概念及作用。

教学重点
电动机基本结构。

教学难点
电动机转动原理。

学情分析

教学效果

教后记

新授课
A、复习
1．变压器按用途分类。
2．变压器的组成？
B、新授课
第五节交流电动机
1．电动机
将电能转换成机械能的装置。
2．分类：

3．应用：
最广泛的电动机依次为：
① 三相交流异步电动机。
② 单向交流异步电动机。
③ 直流电动机。
一、三相交流异步电动机的结构
三相交流异步电动机的结构示意图所示，由定子和转子两个部分组成。

1．定子部分
它是异步电动机固定不动的部分。
① 定子组成
机座、定子铁心和装在铁心线槽中的定子绕组等组成。
② 机座
是电动机的外壳，起支撑作用。
③ 定子铁心
安装在机座内，由0.5 厚的硅钢片叠成。
④ 定子三相绕组
由绝缘铜线或铝线绕制而成，嵌在定子铁心的内部。可以将三相绕组接成星形（Y）或三角形（D），使电动机适用于两种不同的电压下工作。

2．转子部分
① 组成：是电动机的旋转部件，由转子铁心、转子绕组等构成。
② 绕组的两种型式：
a．绕线转子异步电动机：用铜或铝导线制成。
三个出线端通过电动机转轴上的铜环与电刷引至电动机的外表，可以和外部的变阻器相接，串入电阻后可改变电动机的机械特性。

b．笼型电动机：在转子铁心的线槽内穿入一些金属导体，然后在铁心两端装上两个环将所有深处铁心外的金属导体端接起来构成笼型绕组。

③ 分类及其符号：
根据转子绕组结构的不同分为
如图所示为其符号。

绕线转子 笼型转子
二、三相异步电动机的转动原理
1．旋转磁场产生的原理
三个绕组的空间相隔120° 的，将这三个绕组连接成星形或三角形后接入三相电源。

定子绕组接三相电源 定子绕组的三相电流

三相电流产生的旋转磁场（一对磁极）
规定：
（1）过程分析：
① t = 0时，电流 = 0， < 0，电流 > 0，产生的合成磁场形磁极的位置为上S，下N。
② t = t1时，电流 > 0，、 < 0 。合成磁场形成磁极的方向如图（b）所示。t从 t = 0 到 t = t1 这段时间内磁场在电动机里转了一个角度。
③ t = t2 时， = 0，> 0，< 0，在电动机里的位置又转过了一个角度，如图（c）。
④ 同理，t = t3 ，t = t4 等各时刻定子三相绕组电流产生的合成磁场的情况，如图（d）、（e）、（f）所示。当三相电流变化一个周期时，三相电流所产生的合成磁场在电动机里也正好转了一圈，即产生了旋转磁场。
2．旋转磁场的转向
按上图三相异步电动机定子绕组所示情况通电，产生逆时针旋转磁场。
实验 4-1 三相异步电动机转子换向实验
步骤：
· 将三相交流异步电动机接入三相交流电源，观察电动机的旋转方向。
· 将电动机接到电源的三根线中的任意两根交换后，再观察电动机的旋转方向。
· 比较两次的旋转方向是否相同。
结论：将电动机接到电源的三根线中的任意两个交换即可换向。
（1）旋转磁场的转速
① 对于前述电动机，当电流变化一个周期时，电动机里的磁场也正好转了一圈，电流的频率为 f1 时，每分钟转速为：n1 = 60 f1（）
② 三相异步电动机磁场转动速度的高低与电动机三相绕组在定子槽内放置的位置及连接的方法有关。
如图所示电动机通入三相电流后，所形成的磁场为四极，两个N极，两个S极（又称为二对极）。当电流变化一个周期，磁场只转动了半圈，即 n1 = 60 f1 ´ 1/2（）。三相电流产生的合成磁场具有 p 对磁极时，磁场的每分钟转速为：n1 = 60 f1 ´1（）。

③ 异步电动机的磁场转速又称为同步转速。电动机转速比旋转磁场的速度慢一些。异步电动机工作时，转子转速一定比旋转磁场的转速慢，这种电动机转子与旋转磁场不同步，称为异步电动机。
若电动机转子转速用 n 表示，同步转速用 n1 表示。通过上述分析可知 n < n1。但n和n1相差又不大（每分钟相差几十转左右），n » n1。
（2）转差率s
电动机运行速度可以用同步转速与转子转速相差的程度来表示称为转差率，即

转差率s 变化范围是在0 < s < 1之间。
n = 0，s = 1
n = n1，s = 0 n越大s越小。
三、三相异步电动机的机械特性
概念介绍：
① 电磁转矩的产生
由旋转磁场与转子电流相作用产生。
② 异步电动机的机械特性
异步电动机转子转速n随着转矩T变化的关系，即n = f（T）关系。
③ 转差率s
表示用转矩T随转差率s改变的关系曲线来描述转子转动的快慢。这种曲线称为T – s曲线。
1．三相异步电动机转矩与转差率之间的关系
（1）运行时，定子电压允许在额定电压的 ± 10% 范围内波动，不能超过此范围长时间运行。
（2）最大转矩与转子电阻R无关，但最大转差率s与电阻R有关。转子电阻增大，转差率增加。
（3）① 起动转矩大于生产机械的负载转矩时，电动机才能运转起来，并逐渐加速，进入稳定运行。此时T = （负载转矩），对应的定子电流值取决于电机的负载。② 起动转矩低于负载转矩，电动机转动不起来。
2．三相异步电动机转子转速与转矩的关系
（1）硬特性：
转矩从零增大到最大转矩值时，转速下降不多，称为硬的机械特性。
（2）过载系数：
最大转矩与额定转矩的比值 l。
l =
取值范围：1.6 ~ 2.0之间。特殊用途的过载系数可能超过2.0。
（3）正常工作时，额定转矩大约是最大转矩的1/2。额定转矩 < ，给电动机工作留有余地，保持电动机运行时的稳定性。
四、三相异步电动机的型号和技术数据
1．型号
由产品代号、规格代号和环境代号等三部分组成，如下：

（1）产品代号：
类型代号“Y”，特点代号（字母）和设计序号（数字）等三个小节顺序组成。
（2）规格代号：
用中心高（或铁心外径、机座号、机座长度、铁心长度、功率、极数等）表示。
国际通用符号表示：S — 短机座，M — 中机座，L — 长机座。
（3）环境代号：见表。
特殊环境代号表
高原用
G
热带用
T
船（海）用
H
文热带用

户外用
W
干热带用

化工防腐用
F

（4）举例：
① 小型异步电动机：

② 户外化工防腐用小型隔爆异步电动机：

（5）应用：
Y系列电动机适用于工农业，驱动对转差率及其他性能无特殊要求的机械。
2．额定值和技术数据
按国家标准（ 755-1965《电机基本技术要求》规定，电动机的额定值有：
① 额定功率
是电动机在额定情况下输出的机械功率单位是。
② 额定电压
是电动机在规定的接法下所需要的电源线电压。
③ 额定电流
是指在额定电压，额定输出功率的情况下，电源供给电动机的电流。
④ 额定频率
是指定子绕组电流的频率（我国的为50 ）。
⑤ 额定转速
是指电动机在额定情况下的转速，单位是。电动机的额定转速与定子三相组的接法无关。
⑥ 其他
功率因数j，效率h，温升（或绝缘等级）等。
⑦ 技术数据主要有
过载系数 l = 、/ ，启动能力 = ，启动电流与额定是的比值等。
（提问）

（讲解）

（结合图片或演示讲解）

（画图讲解）

（结合图片或演示讲解）

（详细讲解）

（引导学生结合学过的知识进行理解，提问讲解）

（详细讲解）

（讲解）

（举例讲解）

（讲解）

练习

小结
1．电动机是将电能转换成机械能的旋转电气设备。使用最普遍的电动是三相异步电动机、单相异步电动机和直流电动机。
2．在对称的三相钉子绕组里通入对称的三相交流电流，将产生一个沿定子内旋转的旋转磁场。旋转磁场是交流电动机旋转的动力源。
3．旋转磁场的转速和转向是决定异步电动