《电工电子实践基础》课件第1章

第1章安全用电知识1.1安全用电常识1.2安全防护措施1.3低压供电系统1.4低压电器

1.1安全用电常识

1.1.1电流对人体的危害

当人体触及带电体时，就会有电流通过人体，使人体受到不同程度的伤害。电流对人体的伤害可分为电击和电伤两种。1.1.2安全电压

对于人体经常接触的带电设备，如机床上的照明灯、携带式电动工具等，应采用安全电压。根据用电环境的不同，我国规定的安全电压分别为36V、24V、12V三个电压等级。

在干燥的环境中(如机械加工车间)，应使用36V的安全电压。在潮湿、有导电尘埃的环境中(如铸工车间)，应使用24V的安全电压。在非常潮湿、有腐蚀性气体的环境中(如化工车间、矿井内)，应使用12V的安全电压。1.1.3触电方式

1.单相触电

(1)电源中性点接地系统的单相触电。如图1.1.1所示，当人站在大地地面上触及三相电源的任一根相线(俗称火线)时，

相线与大地之间的电压为三相电源的相电压(220V)，电流经三相电源的相线、人体、大地、接地体、接地线、电源中性点构成回路。图1.1.1电源中性点接地系统的单相触电

(2)电源中性点不接地系统的单相触电。如图1.1.2所示，由于每根相线对地(相线与大地之间)存在绝缘电阻R和分布电容C，当人体站在大地地面上触及三相电源任一根相线时，电流经过三相电源的相线、人体、大地、绝缘电阻R和分布电容C以及三相电源的另外两根相线而构成回路。如果输电线路较长而使每根相线对地分布电容C增大(容抗减小)或每根相线对地绝缘水平降低(R减小)时，也会造成严重的人身伤亡事故。图1.1.2电源中性点不接地系统的单相触电

2.两相触电

如图1.1.3所示，当人体两处分别触及三相电源的两根相线时，作用于人体的电压为三相电源的线电压(380V)，电流经三相电源的一根相线、人体、三相电源的另一根相线构

成回路，这是一种最危险的人体触电，会导致人的死亡。如果是人体局部同时触及三相电源的两根相线，电流没有通过人体的重要器官，虽然不会导致人的死亡，但会造成严重的人身伤残事故。因此,两相触电对人体的伤害程度比单相触电更为严重。图1.1.3两相触电

3.跨步电压触电

当高压输电线的任一根相线掉落到大地地面上时，相线上的电流以相线落地点为中心流入大地并向四周流散，在落地点附近的大地表面产生了不同的电位分布。靠近落地点的地方由于电流密度大，因而电位高；距落地点远的地方电流密度小，因而电位低。一般距落地点20m以外地方的电位接近于零。当人在落地点附近行走时，两脚处在不同的电位下，两脚之间承受的电位差称为跨步电压。当跨步电压很高时，也会造成人身伤亡事故。

1.2安全防护措施

1.2.1保护接地和保护接零

1.保护接地

在三相电源中性点不接地的三相三线制系统中,各电气设备(变压器、电动机等)应采取保护接地措施，即将系统中各电气设备的金属外壳可靠地接地,如图1.2.1所示。图1.2.1保护接地

2.保护接零

在三相电源中性点接地的三相四线制系统中,各电气设备(包括家用电器)应采取保护接零措施，即将系统中各电气设备的金属外壳与系统的中性线(或称零线)可靠地连接起来，如

图1.2.2所示。图1.2.2保护接零必须指出的是，对于中性点接地的三相四线制系统，不允许电气设备采取保护接地措施。在该系统中，如果电气设备采用了保护接地措施，如图1.2.3所示，当电气设备的绝缘损坏而使电源的某根相线与电气设备的金属外壳相连时(俗称电源相线碰壳)，接地电流为

式中，Up为三相电源的相电压；R0为接地电阻。图1.2.3中性点接地系统采取保护接地措施如果接地电流未能使系统的保护装置动作而切断电源，将使电气设备的金属外壳长时间有电流I0通过，电气设备的金属外壳对地电压为1.2.2常见的不安全因素

引起触电的常见的不安全因素如下：

(1)违规带电操作(接线或检修)，使人体触及裸露的电源引线端子或其他裸露的接线端子。

(2)人们经常触及的电器(如手电钻、洗衣机、台灯、电烙铁等)的塑料电源线，因不经意使塑料绝缘外皮被刀割或被烙铁烫坏破损而使金属导线裸露。

(3)正常情况下，对于螺口灯座，应将灯座的螺旋铜圈与三相电源的中性线(零线)相接，灯座中心铜极与电源相线(火线)相接。如果接线错误，而将电源的相线和中性线接至灯座的连接位置接反(即将灯座的螺旋铜圈与三相电源的相线相接，灯座中心铜极与电源的中性线相接)，

当更换灯(白炽灯或节能灯)时，人手触及灯头螺纹会引起触电。

(4)电气设备的电源引入线不牢固，导致电源线脱落搭接在电气设备的金属外壳上而使其带电。

(5)正常情况下，采用了保护接地的电气设备(如变压器、电动机等)，如果保护接地装置安装不牢固而断开，当电气设备内部绝缘损坏时将使电气设备的金属外壳带电。

(6)正常使用时，应采用保护接零的电气设备(如手电钻、电烙铁、台式电扇、洗衣机)。如果因错误地使用两脚插座而未能采用保护接零措施，那么当电气设备内部绝缘损坏时会使电气设备的金属外壳带电。

(7)单相用电设备，特别是移动式用电设备(如手电钻、洗衣机、台灯、电烙铁等)，都应使用三脚插头和与之配套的三孔插座。三孔插座上有专用的保护接零插孔(E)。三孔插座的正确接线方法是N端的接线端子接到三相电源的中性线上，L端的接线端子接到三相电源的其中一根相线上，E端的接线端子应当用专用线(接零线)接到三相电源的中性线上，如图1.2.4(a)所示。如果三孔插座安装或检修接线错误，如图1.2.4(b)所示,那么，虽然电气设备能正常运行，但电气设备的金属外壳因直接和三相电源的相线相接而带电了。图1.2.4三孔插座的接法(a)正确接法;(b)错误接法

(8)洗澡、洗漱期间随意用湿手操作电器开关或插拔电源插头。

(9)对高电压、大容量的电容器(如配电柜中的电力电容器和家用洗衣机中的电容器)，脱离电源后在未放电的情况下，当人体同时触及电容器的两接线端子时会造成人身触电事故。1.2.3触电急救

在生产和日常生活中经常接触的低电供电系统中，发现有人触电时，千万不要惊慌失措，必须用最快的速度使触电者脱离电源，延误救护时间对触电者的后果是严重的。应立即设法就近关断电源，或用干燥的木棒、竹竿等将电线从触电者的身上拨开；或者救护者站在干燥的木板上用一只手抓住触电者的衣服将其拉离电源。必须注意，触电者未脱离电源之前是带电的，切不可盲目用手直接拉触电者，以免使救护者随之一起触电。

1.3低压供电系统

1.3.1低压供电方式

从单位配电室到用电设备的输电线路属于低压供电系统。低压供电系统的连接方式由用电设备对供电可靠性的要求、用电设备的分布情况以及投资费用和维护费用的多少来确定。

低压供电系统的连接方式通常采用放射式供电系统和树干式供电系统，如图1.3.1所示。图1.3.1低压供电系统(a)放射式供电系统;(b)树干式供电系统1.3.2室内配电系统

1.整幢楼房的配电系统框图

如图1.3.2所示是某幢楼房的配电系统框图。图1.3.2某幢楼房的配电系统框图

2.室内配电系统

如图1.3.3所示是某室内配电系统。

如图1.3.4所示为空调插座接线图和插座接线图。图1.3.3某室内配电系统图1.3.4空调插座接线图和插座接线图(a)空调插座接线图;(b)插座接线图

1.4低压电器

1.4.1常用低压电器

1.手动控制电器

1)闸刀开关

闸刀开关的极数分为单极、双极和三极等多种，每种又有单投(见图1.4.1(b))和双投之分。图1.4.1三极闸刀开关(a)实物图;(b)图形符号

2)组合开关

三极组合开关如图1.4.2所示，它有三对(六个)静触片，每个静触片的一端固定在绝缘垫片上，另一端伸出盒外，连接在接线柱上；三个动触片固定在装有手柄的绝缘转轴上，通过手柄转动转轴就可带动三个动触片将三对静触片接通或断开。图1.4.2三极组合开关(a)实物图;(b)结构图;(c)图形符号

3)按钮

按钮通常用于接通或断开控制电路，从而实现远距离控制电动机或其他电气设备的运行。常见的复式按钮如图1.4.3(a)所示。

按钮的结构原理图如图1.4.3(b)所示。按钮帽未被按下之前按钮的状态称为常态。常态时闭合着的触点称为常闭触点(或称为动断触点)，如图中的1-2(被动触点接通的一对静触点)；常态时断开的触点称为常开触点(或称为动合触点)，如图中的3-4(断开的一对静触点)。图示按钮中有一个常开触点和一个常闭触点(称为复式按钮)。图1.4.3按钮(a)复式按钮;(b)结构原理图;(c)图形符号

2.自动控制电器

1)交流接触器

交流接触器用于接通或断开三相交流电动机或其他电气设备的主电路。

交流接触器是利用电磁吸力工作的，它主要由铁心、吸引铁圈(或称励磁线圈)和触点系统三部分组成。铁心是由两个“E”字形铁心组成的，一个固定的称为静铁心，一个可动的称为动铁心。交流接触器的结构原理图如图1.4.4(b)所示。图1.4.4交流接触器(a)实物图;(b)结构原理图和图形符号

2)中间继电器

中间继电器通常用来增大被控制电路的数量及触点数量，也可用来直接控制小容量的交流电动机或其他的电气设备。

3)热继电器

热继电器(见图1.4.5)主要用于电动机的过载保护。热继电器是利用电流的热效应而动作的。其结构原理图如图1.4.6(a)所示。图1.4.5热继电器图1.4.6热继电器的结构原理图和图形符号(a)结构原理图;(b)图形符号

4)熔断器

熔断器是最常用的短路保护电器。熔断器主要由熔片或熔丝组成，熔片或熔丝是用熔点较低的合金制成的。熔断器通常串接于被保护的电路中，在电路正常工作的情况下，熔断器中的熔片或熔丝不会熔断；一旦电路发生短路或严重过载，熔断器中的熔片或熔丝即自行熔断，迅速切断电路，从而起到保护的作用。

熔断器的结构型式很多，常用的有管式、插式和螺旋式三种，如图1.4.7(a)、(b)、(c)所示。图1.4.7熔断器(a)管式熔断器;(b)插式熔断器;(c)螺旋式熔断器;(d)图形符号选择熔断器的熔片或熔丝的额定电流时应注意以下两点:

(1)若负载比较平稳，无冲击电流，如照明、电炉、直流电动机等负载,则熔片或熔丝的额定电流不小于但接近于被保护电路的额定电流。

(2)若负载有冲击电流，如三相笼型异步电动机等负载,则为了使电动机在起动时不会因电流较大而将熔片或熔丝熔断，熔片或熔丝的额定电流应大于电动机的额定电流。

①对于不频繁起动的单台三相笼型异步电动机，熔片或熔丝的额定电流应按下式选取:②对于频繁起动的单台三相笼型异步电动机，熔片或熔丝的额定电流应按下式选取:

③对于若干台三相笼型异步电动机共用的熔断器，其熔片或熔丝的额定电流可按下式选取：

5)行程开关

行程开关又称限位开关，主要用于控制生产机械的运动部件的行程。

行程开关的种类很多，分为机械式和电子式两类。常用的机械式行程开关有传动杆式(即直动式)、单滚轮式和双滚轮式(即旋转式,见图1.4.8)三种。有的行程开关能自动复位，有的则不能自动复位。如图1.4.9(a)为传动杆式行程开关的结构原理图。图1.4.8双滚轮式行程开关图1.4.9传动杆式行程开关(a)结构原理图;(b)图形符号

6)时间继电器

在自动控制系统中，常利用时间继电器的延时作用进行时间上的控制。时间继电器的种类很多，常用的有空气式时间继电器、电动式时间继电器和晶体管时间继电器。空气式时间继电器又有通电延时时间继电器和断电延时时间继电器。下面以空气式通电延时时间继电器为例(如图1.4.10所示)，说明其工作原理。图1.4.10空气式(气囊式)时间继电器空气式时间继电器是利用空气的阻尼作用而达到动作延时的目的。如图1.4.11(a)是通电延时的空气式(气囊式)时间继电器的结构原理图。图1.4.11通电延时的空气式(气囊式)时间继电器(a)结构原理图；(b)图形符号

7)漏电保护器

漏电保护器主要用于室内配电系统中。当室内线路发生对地漏电或人体不小心触及三相电源相线时，漏电保护器动作，自动切断室内供电电源，从而起到保护的作用。1.4.2变压器

1.交流铁心线圈电路

1)交流铁心线圈电路中电压和电流之间的关系

按图1.4.12所规定的各物理量的参考方向，根据基尔霍夫电压定律可得

或

(1.4.1)图1.4.12交流铁心线圈的电路式(1.4.1)就是交流铁心线圈电路的电压平衡方程式，式中R是铁心线圈的电阻,e、eσ为瞬态感应电动势,如用相量形式表示，则为

(1.4.2)

式中,Xσ=ωLσ=2πfLσ称为漏磁感抗，是漏磁通产生的;

、是感应电动势的相量形式。在一般情况下，铁心线圈的电阻R和漏磁感抗Xσ较小，所以其上的电压降也较小，与主磁感应电动势相比可以忽略不计。故可认为

(1.4.3)

由式(1.4.3)可知，当电源频率f和线圈匝数N一定时，铁心中的主磁通Φm的大小与电源电压U的大小近似成正比。所以当电源电压不变时，铁心中的主磁通也基本保持不变。上式是分析变压器和交流电机时常用的基本公式之一。

2)交流铁心线圈电路的功率损耗

由涡流产生的功率损耗称为涡流损耗ΔPe。铁心是导电材料，在交变磁通的作用下，在垂直于磁通方向的铁心平面内产生如图1.4.13(a)所示的旋涡状感应电流，称为涡流。涡流损耗也会引起铁心发热。为了减小涡流损耗，交流磁路的铁心可由彼此绝缘且平行于磁场方向的钢片叠成，如图1.4.13(b)所示；这样就将涡流回路分割成了许多小的回路，使得涡流

损耗得以减小。通常所用的硬钢片中会加入少量的硅以增大其电阻率，这也可以使涡流损耗减小。图1.4.13铁心中的涡流(a)漩涡状感应电流;(b)改进后的感应电流综上所述，交流铁心线圈电路中消耗的有功功率是线圈的铜损和铁心中的铁损之和,即

(1.4.4)

式中,j为交流电流和交流电压间的相位差，cosj为功率因素。

2.变压器

1)变压器的工作原理

变压器的工作原理是建立在电磁感应原理基础上的。从结构上来看,变压器主要由铁心(磁路)、高压绕组(电压高的绕组)和低压绕组(电压低的绕组)几部分组成。其工作原理图如图1.4.14所示。通常把与电源相连接的绕组(线圈)称为原绕组(或称为初级绕组、一次绕组，或简称为原边)，把与负载相连接的绕组称为副绕组(或称次级绕组、二次绕组，或简称为

副边)，原、副绕组的匝数分别用N1、N2表示。图1.4.14变压器的工作原理图按图1.4.14所示原绕组中各物理量的参考方向，(对照交流铁心线圈电路)根据基尔霍夫电压定律，可得原绕组电路的电压平衡方程式为

(1.4.5)

用相量形式表示为

(1.4.6)式中，R1和X1=2πfLσ1分别为原绕组的电阻和漏磁感抗。同理

其有效值为

(1.4.7)同理，按图1.4.14所示副绕组中各物理量的参考方向，对副绕组电路根据基尔霍夫电压定律，可得副绕组电路的电压平衡方程式为

(1.4.8)

其相量形式为

(1.4.9)

式中,R2和X2=2πfLσ2分别为副绕组的电阻和漏磁感抗。副绕组中感应电动势的有效值为

(1.4.10)

(1)变压器的电压变换功能。空载时，由于i2=0，相应的eσ2=0，所以，副绕组输出端的空载电压(开路电压)u20就等于副绕组中的感应电动势e2，即

u20=e2

其相量形式为

其有效值为

(1.4.11)通常把变压器空载运行时的原、副绕组端电压之比称为变压器的变比，用K表示，即

(1.4.12)

上式表明,原、副绕组端电压之比近似等于原、副绕组匝数之比。因此，当原绕组端电压一定时，只要适当选取原、副绕组的匝数比，就可得到所需要的输出电压U2。如果

N2＞N1，则K＜1，为升压变压器；如果N2＜N1，则K＞1，为降压变压器。

(2)变压器的电流变换功能。

当变压器原绕组端接到交流电源上，而在副绕组端接上负载时，变压器就处于负载运行状态。这时，副绕组中就有电流i2通过，这样变压器就把电源的电能通过磁耦合传送给负载。

原、副绕组电流的关系为

(1.4.13)

(3)变压器的阻抗变换功能。变压器不仅具有电压变换和电流变换的功能，而且还具有阻抗变换的功能。在忽略原、副绕组阻抗压降的条件下，如果把阻抗模为|Z|的负载接到变压器副边，如图1.4.15(a)所示；对变压器原边电源来说，变压器连同所带负载|Z|为电源的负载|Z′|，如图1.4.15(b)虚线框部分，即

(1.4.14)图1.4.15变压器负载阻抗的等效变换(a)变压器连接图;(b)效果图

2)变压器的外特性

变压器在负载运行时，在电源电压U1保持不变的情况下，由于原、副绕组中存在电阻和漏磁感抗，所以其上将产生一定的电压降，这就使得变压器副边电压U2随负载电流I2的增加而变化。在电源电压U1和负载功率因数cosj不变的条件下，变压器副边电压U2随负载电流I2变化的关系称为变压器的外特性，变压器的外特性曲线如图1.4.16所示，对电阻性负载和电感性负载，变压器副边电压U2随负载电流I2的增加而下降。它的下降程度与负载的功率因数有关，负载功率因数愈低，则U2下降得愈多。图1.4.16变压器的外特性曲线通常变压器从空载到额定负载，副边电压的变化程度还可用电压变化率ΔU来表示，即

(1.4.15)

一般电力变压器的电压变化率不大于5%。

3)变压器的损耗和效率

变压器的效率是指变压器(副边)输出的有功功率P2与(原边)输入的有功功率P1的比值，一般用η表示，即

(1.4.16)

由于变压器的损耗很小，一般来说效率都比较高，大多在95％以上。

4)三相变压器

目前，我国电力系统普遍采用三相制供电，因而实际应用最广泛的是三相变压器(见图1.4.17)。三相变压器的每一相相当于一台单相变压器，其工作原理基本上与单相变压器相同。完全可以利用对单相变压器的分析结果来分析三相变压器中的任意一相。图1.4.17三相变压器三相变压器有三个原绕组和三个副绕组。各相高压绕组的始端和末端分别用大写字母A、B、C和X、Y、Z表示，低压绕组的始端和末端分别用小写字母a、b、c和x、y、z表

示，如图1.4.18所示。图1.4.18三相变压器的工作原理图三相变压器高压边的线电压与低压边的线电压之比不仅与高、低压绕组每相的匝数有关，还与高、低压绕组的连接方式有关。当三相变压器作Y/Y0连接时，如图1.4.19(a)所示,其高压边线电压U1L与低压边线电压U2L之比为

(1.4.17)

式中,N1为高压绕组每相的匝数，N2为低压绕组每相的匝数。图1.4.19三相变压器的连接方式举例(a)Y/Y0

连接方式;(b)Y/△连接方式在Y/△连接时，如图1.4.19(b)所示,高、低压边线电压之比为

(1.4.18)

5)变压器的额定值

变压器的额定值是指变压器制造厂在设计时为使变压器能正常运行而所规定的使用数据。其主要额定值如下：

(1)额定电压U1N/U2N。

原边的额定电压U1N是在变压器额定运行状态下，电网(电源)加至变压器原边的额定电压；而副边的额定电压U2N是指变压器原边加上额定电压U1N时副边的空载电压。在三相变压器中，额定电压均指线电压。由于变压器有内阻抗电压降，所以副边的空载电压一般较额定负载时的电压高5%～10%。

(2)额定电流I1N/I2N。

变压器在额定运行状态下，原、副绕组允许长时间连续通过的工作电流称为额定电流。在三相变压器中，额定电流均指线电流。

(3)额定容量SN。

变压器的额定容量为副边的额定电压与额定电流的乘积，单位为千伏安(kV·A)。三相变压器的额定容量为

(1.4.19)

单相变压器的额定容量为

(1.4.20)

6)特殊变压器

(1)自耦变压器。前面讨论的单相变压器是双绕组普通变压器，而单相自耦变压器只有一个绕组，其副绕组是原绕组的一部分，如图1.4.20所示。单相自耦变压器的工作原理和单相双绕组普通变压器的基本相同，也具有电压变换和电流变换的功能,即

(1.4.21)图1.4.20自耦变压器的原理图自耦变压器适用于变比不大的场合。因为自耦变压器原边和副边有直接的电的联系，如果原、副边共同的部分断线(断开)时，原边高电压将直接加到副边负载端，从而发生危险性的事故。

实验室中常用的调压器就是一种可以改变副绕组匝数的自耦变压器，其外形和原理图如图1.4.21所示。图1.4.21调压器(a)外形;(b)原理图

(2)互感器。互感器是根据变压器的原理制成的，互感器分为电流互感器和电压互感器两种。

①电流互感器。电流互感器用以测量线路中的大电流或高压线路中的电流，如图1.4.22(a)所示，其原理图及其符号如图1.4.22(b)、(c)所示。图1.4.22电流互感器(a)实物图;(b)原理图;(c)图形符号电流互感器的原绕组串接在被测电路中，原绕组的匝数很少(只有几匝甚至一匝)，导线截面积较大。副绕组的匝数较多，导线截面积较小，并与内阻很小的电流表或其他仪表、

继电器的电流线圈相连接。因此电流互感器运行情况就相当于一个副边短路的变压器。其原、副边电流之比为

(1.4.22)

原边(被测)电流为

(1.4.23)②电压互感器。电压互感器用以测量高压线路的电压，电压互感器的外形及其图形符号如图1.4.23所示。

电压互感器的原绕组并接在被测电路上，原绕组的匝数多,而副绕组的匝数较少，并与内阻较大的电压表或其他仪表的电压线圈相连接。因此，电压互感器的运行情况就相当于一个空载运行的变压器。其原、副边电压之比为

(1.4.24)图1.4.23电压互感器(a)实物图;(b)图形符号原边被测电压为

(1.4.25)

式中,Ku称为电压互感器的电压变换系数。显然，原边电压U1(被测电压)可由副边电压U2(电压表读数)乘以电压变换系数Ku求得。同样，使用专门与电压互感器配套的电压表，可以从电压表上直接读出被测电压。

电源变压器电路

1.典型电源变压器电路

如图1.4.24所示的典型电源变压器中，S1是电源开关，T1是电源变压器，一般为降压变压器。当220V交流电压经S1开关闭合后，加到电源变压器T1的初级线圈两端时，产生交流电流经S1从T1初级线圈上端流入，从其下端流出，构成交流回路。图1.4.24典型电源变压器电路

2.次级带抽头电源变压器电路

图1.4.25所示为次级带抽头电源变压器电路，电路中的次级线圈有抽头，且次级线圈下端接地，有uo1和uo2两组交流输出电压。uo1是全部次级线圈输出电压，uo2是抽头与地线之间的输出电压，所以交流输出电压uo1大于uo2，但电路中电流关系却是i2>i1。图1.4.25次级带抽头电源变压器电路1.4.3异步电动机

1.三相异步电动机

1)三相异步电动机的结构

三相异步电动机主要由静止部分和转动部分两个基本部分组成。静止部分也称为定子，转动部分也称为转子。如图1.4.26所示。图1.4.26三相异步电动机的结构三相异步电动机的定子由机座、安装在机座里面的圆筒形定子铁心以及对称的嵌放在定子铁心槽内的三个彼此独立的三相定子绕组三部分组成。三相定子绕组有六个出线端，每相绕组的始端和末端分别用A、B、C和X、Y、Z表示，通常把这六个出线端引到机座的接线盒上。在接线盒中的接线板上它们分别被重新标记为U1(A)、V1(B)、W1(C)和U2(X)、V2(Y)、W2(Z)。使用时可根据电源电压和电动机铭牌的要求把三相定子绕组接成星形(“Y”形)或三角形(“△”形)，其接法如图1.4.27所示。图1.4.27三相异步电动机定子绕组的接法

2)三相异步电动机的工作原理

对于具有p对磁极的三相异步电动机，其旋转磁场的转速为

(1.4.26)

式中，f1为三相交流电源的频率；p为三相异步电动机旋转磁场的磁极对数。旋转磁场的转速亦称为同步转速。对某一台三相异步电动机来说，f1和p通常是一定的，所以其旋转磁场的转速n0是一常数。我国的交流电源的频率f=50Hz，对应于不同磁极对

数的三相异步电动机的旋转磁场的转速n0如表1.4.1所示。通常用转差率s来表示异步电动机转子转速n与旋转磁场转速n0相差的程度，即

(1.4.27)

转差率s是异步电动机的一个重要的物理量。正常运行时，三相异步电动机的转差率很小;在额定负载时，三相异步电动机的转差率约为1%~9%。

3)三相异步电动机的铭牌数据

在三相异步电动机的机座上都有一个铭牌，上面提供了电动机在额定运行时的主要技术数据。要正确、安全地使用电动机，就必须了解它的铭牌数据。下面以Y132M-4型电动

机的铭牌为例，来说明铭牌上各数据的含义。

(1)型号:为了满足不同的用途和不同的工作环境的需要，三相异步电动机制成不同的系列，每种系列用各种型号表示。国产三相异步电动机的型号一般由汉语拼音字母和一些数字组成。上述铭牌所示电动机型号的含义如下：

常用三相异步电动机的产品名称、代号及其汉字意义如表1.4.2所示。

Y、Y-L系列为一般用途的小型全封闭自扇冷式三相笼型异步电动机，功率为0.55kW~90kW。Y系列电动机定子绕组为铜线，Y-L系列电动机定子绕组为铝线。

(2)接法:表示在正常运行情况下，电动机定子绕组的连接方法,有“Y”形和“△”形两种接法。

(3)电压(UN):指电动机在额定运行时应加在定子绕组上的线电压值。

(4)电流(IN):指电动机在额定运行时定子绕组的线电流值。

(5)功率(P2N):指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率值。

(6)效率(ηN):指电动机在额定运行时，电动机轴上输出的机械功率P2N与电动机的输入功率P1N(P1N=

UNINcosjN)的比值，即

(7)功率因数(cosjN):指电动机在额定运行时，电动机定子电路的功率因数，也就是电动机定子绕组的相电压与相电流的相位差的余弦。

(8)转速(nN):指电动机在额定运行时的转速。

(9)绝缘等级:是按电动机所采用的绝缘材料在使用时容许的极限温度来分级的。常用绝缘材料的等级及其极限温度如表1.4.3所示。

(10)工作方式:三相异步电动机的工作方式可分为三种。

①连续工作方式(S1)：电动机可按铭牌上规定的使用数据长期连续运行。

连续工作方式的电动机适用于水泵、通风机、机床主轴等机械。

②短时工作方式(S2)：电动机只允许按规定的标准工作时间和功率短时运行。

我国专为短时工作方式设计的电动机，其标准工作时间分为15min、30min、60min、90min四种。对于某一台电动机而言，对应不同的标准工作时间，其额定功率是不同的，其关系为P15>P30>P60>P90。通常这种电动机铭牌上标出的功率为P60。

短时工作方式的电动机适用于机床的辅助运动机构(如夹紧电动机、刀架快速移动电动机)、水闸闸门启闭机等机械。③断续周期性工作方式(S3)：电动机可按铭牌上规定的使用数据周期性间歇运行。

我国专为断续周期性工作方式设计的电动机，其负载持续率分为15%、25%、40%、60%四种。对某一台电动机而言，不同的负载持续率，其额定功率不同，其关系为P15>P25>P40>P60。通常这种电动机铭牌上标出的功率为P25。负载工作时间与停歇时间之和称为一个周期，一个周期的总时间不大于10min。负载工作时间与整个周期之比称为负载

持续率。

断续周期性工作方式的电动机适用于起重设备、电梯等机械。

4)三相异步电动机的起动

电动机从接通电源开始转动，转速逐渐升高，直到电动机在一定转速下稳定运行为止，这一过程称为起动过程。

(1)三相异步电动机的起动性能。

(2)三相异步电动机的起动方法。三相笼型异步电动机的起动方法有直接起动和降压起动两种。

(Ⅰ)星形-三角形换接起动。

如果电动机在正常运行时，其定子绕组是三角形接法，在起动时先接成星形，等电动机转速上升到接近额定转速时再换接成三角形。这种起动方法称为星形-三角形换接起动。这样在起动时，就把电动机定子每相绕组上所加的电压降低到三角形接法下起动(即直接起动)时的。

图1.4.28表示电动机定子绕组的两种接法，|Z|为起动时定子每相绕组的等效阻抗。图1.4.28电动机起动时定子绕组的等效电路(a)星形接法;(b)三角形接法当定子绕组连接成星形接法起动时，即降压起动时，如图1.4.28(a)所示。起动电流为

(1.4.28)

当定子绕组连接成三角形起动时，即直接起动时，如图1.4.28(b)所示。起动电流为

(1.4.29)比较以上两式:

(1.4.30)

对起动频繁的小容量电动机，可以采用三极双投开关来实现星形-三角形换接起动，如图1.4.29所示。图1.4.29星形-三角形换接起动的线路图

(Ⅱ)自耦变压器降压起动。自耦变压器降压起动是利用三相自耦变压器将电动机起动过程中的端电压降低，以减小起动电流。当起动过程结束后，再给电动机加上额定电压运行，同时把自耦变压器从电源切除。

自耦变压器降压起动的原理图如图1.4.30所示。三相自耦变压器为Y/Y连接，其原、副绕组端电压之比为

(1.4.31)图1.4.30自耦变压器降压起动的原理图