6电工基础第六章教案

6电工基础第六章教案 天长职教中心电工基础教案第六章三相交流电路6 1、三相交流电源教学目的 1、了解三相交流电产生的原理及三相电的特点； 2、掌握三相四线制电源的线电压，相电压及它们的关系。 教学重、难点教学重点掌握三相电路线电压与相电压、线电流与相电流的相位关系。 教学难点掌握三相电路线电压与相电压、线电流与相电流的相位关系。 教学方法讲授法教学时数2课时授完。 教具三相交流模型发电机、黑板、多媒体课件等。 教学过程第一课时I、导入新课在电力系统中,广泛应用三相交流电路.它和单相交流电路比较有以下优点:第一,三相发电机比尺寸相同的单相发电机输出的功率大;第二,三相发电机和变压器的结构、制造都较简单，便于使用和维护，运转时单相发电机的振动小；第三，远距离输电时比单相发电机节约线材；第四，工农业生产大量使用交流电动机，三相电动机比单相电动机性能平稳可靠。 所以目前世界上电力系统所采用的供电方式绝大多数属于三相制，通常的单相交流电源多数也是从三相交流电源中获得的。 我们今天这节课首先从三相交流电源开始学习。 II、讲授新课 一、三相交流电动势的产生 1、三相交流电动势是由三相交流发电机产生的。 从理论上讲，把三个单相正弦交流电按一定方式连接起来，就可以构成三相交流电源，但实际工作中，它是由三相交流电发电机产生的。 三相交流发动机的结构如下图所示（相学生展示电机实物）S?W1NV2V2W1?S+?U1-U2V1W2U1120U2NV1W2图1三相交流发电机原理示意图 2、三相交流发电机的主要组成部分是定子和转子。 转子是转动的磁极，定子是在铁心槽上放置三个几何尺寸与匝数相同的线圈（称做定子绕组）。 它们排列在圆周上的位置彼此相差1200的角度，分别用U1U2，V1V2，W1W2表示。 3、三相电动势瞬时值的数学表达式产生三个交变电动势（对应三个线圈为e U、e V、e W）每个线圈产生交变电动势的原理跟单相发电机的原理相同。 振幅相等、频率相同，在相位上彼此相差120?的三个电动势称为对称三相电动势。 对称三相1天长职教中心电工基础教案电动势瞬时值的数学表达式为第一相(U相)电动势e U=E msin(?t)第二相(V相)电动势e V=E msin(?t?120?)第三相(W相)电动势e W=E msin(?t?120?) 4、对称三相电动势的波形图和向量图由上图显然可得e1?e2?e3=0。 5、相序及正序和负序三相电动势随时间按正弦规律变化，达到最大值(振幅)或零值的先后次序叫做相序。 从上图中不难看出e U超前e V、e W达最大值，e V又超前e W达最大值，这种UVWU的顺序，即第一相（U相）第二相（V相）第三相（W相），这样的相序叫正序或顺相序；若相序为UWVU，称为负相序或逆相序。 相序是一个十分重要的概念，为使电力系统能够安全可靠地运行，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。 6、对称三相电动势与三相电源在电工技术和电力工程中，把这种有效值相等、频率相同、相位上彼此相差2?的三相电3动势叫对称三相电动势，供给三相电动势的电源叫三相电源。 产生三相电动势的每个绕组叫做一相。 、本课小结 1、三相交流电动势是由三相交流发电机产生的。 2、三相交流发电机的主要组成部分是定子和转子。 3、三相电动势瞬时值的数学表达式 4、对称三相电动势的波形图和向量图 5、相序及正序和负序 6、对称三相电动势与三相电源、课余作业 1、认真阅读本节教材内容。 2、书面完成课本P179小练习1 （1）.教学后记2天长职教中心电工基础教案第二课时I、复习提问 1、三相交流电动势的产生和主要构造部分。 2、三相交流电动势的表示方法。 、讲授新课 二、三相四线制电源 1、三相四线制三相电源本来具有U 1、V 1、W 1、U 2、V 2、W2六个接头，在低压供电系统（市电220V）中常采用三相四线制供电，把三相绕组的末端U 2、V 2、W2连结成一个公共端点，叫做中性点（零点），用N表示。 从中性点引出的导线叫做中性线（零线），用黑色或白色表示。 中性线一般是接地的，又叫做地线。 从线圈的首端U 1、V 1、W1引出的三根导线叫做相线（俗称火线），分别用黄、绿、红三种颜色表示。 这种供电系统称作三相四线制，用符号“Y0”表示。 2、相电压U P与线电压U L （1）、各相线与中性线之间的电压叫相电压，分别用表示U U、U V、U W其有效值。 每相绕组始端与末端之间的电压(即相线与中线之间的电压)叫做相电压，它们的瞬时值，用u U、u V、u W来表示，显然这三个相电压是对称的。 相电压大小(有效值)均为U U=U V=U W=U P （2）、相线与相线之间的电压叫做线电压，其有效值分别用U UV、U VW、U WU表示。 任意两相始端之间的电压(即火线与火线之间的电压)叫做线电压，它们的瞬时值，用u UV、u VW、u WU来表示。 形接法的相量图如下图所示。 3、相电压与线电压参考方向的规定相电压的正方向是由首端指向中点N，例如电压U U是由首端U1指向中点N；线电压的方向，如电压U UV是由首端U1指向首端V1。 4、相电压与线电压之间的关系三相电源Y型联结时的电压旋转式量图，如图4所示。 三个相3天长职教中心电工基础教案电压大小相等，在相位上相差2?。 三个相电压互相对称。 3大小(有效值)均为U UV=U VW=U WU=U L=3U P线电压比相应的相电压超前30?，如线电压u UV比相电压u U超前30?，线电压u VW比相电压u V超前30?，线电压u WU比相电压u W超前30?。 已知某三相电源的相电压是220V,如果采用星形接法，它的线电压是多大？如果已知u1?2202sin?tV,写出所有的线电压和相电压的解析式。 图4三相四线制电源电压旋转式量图故两端线U和V之间的线电压应该是两个相应的相电压之差，即u UV?u U?u Vu VW?u V?u Wu WU?u W?u U线电压的大小利用几何关系可求得为U UV?2U Ucos30?3U U同理可得U VW?3U VU WU?3U W结论三相电路中线电压的大小是相电压的3倍，其公式为U L?3U P（式6-3）可以看出线电压U UV、U VW、U WU分别超前相应的相电压U U、U V、U W30。 三个线电压彼此间4天长职教中心电工基础教案相差2?3，线电压也是对称。 我们平常讲的电源电压为220V，即是指向电压；将电源电压为380V，既是指线电压。 、本课小结 1、对称三相电动势有效值相等，频率相同，各相之间的相位差为2?3。 2、三相四线制的相电压和线电压都是对称的。 3、线电压是相电压的3倍，线电压的相位超前相应的相电压?6。 、课余作业课本P128小练习2.教学后记5天长职教中心电工基础教案第六章三相交流电路6 2、三相负载的连接教学目的1.掌握三相对称负载星形联接和三角形联结时，负载线电压和相电压、负载线电流和相电流的关系；2掌握对称三相电路电压、电流和功率的计算方法及中性线的作用；3学会在已知电源电压和负载额定电压的条件下确定三相负载的连接方式； 4、培养学生寻找事物规律性的能力。 教学重、难点教学重点1.三相对称负载星形联接和三角形联结时，负载线电压和相电压、负载线电流和相电流的关系；2对称三相电路电压、电流和功率的计算方法及中性线的作用。 教学难点三相对称负载星形联接和三角形联结时，负载线电压和相电压、负载线电流和相电流的关系。 教学方法讲授法教学时数3课时授完。 教具黑板、多媒体课件等。 教学过程第一课时I、复习提问看图回答问题1,什么是三相电源的星形连接？2，三相电源星形连接的线电压与相电压的定义与关系课题引入:1,请同学们想一想三相电源如果接负载会与单相电源的负载相同吗？2,如果不同那么三相电源的负载会是怎样的呢？3,三相负载又是怎样接入三项电源的呢？教师分析:1,三相电源如果接负载与单相电源的负载不同相同。 负载按它对电源的要求分为三相负载和单相负载。 单相负载是指只需要单相电源供电的设备，如电灯、电炉、电烙铁等。 三相负载是指需要三相电源供电的负载，如三相异步电动机、大功率电炉等。 2、在三相负载中，如果每相负载的电阻、电抗相等，这样的负载称为三相对称负载；否则为三相不对称负载。 下图为（请同学们观察一下三相负载的星形连接法）6天长职教中心电工基础教案II、讲授新课 一、三相负载的星型联结 1、连接方式把各相负载的末端U 2、V 2、W2连在一起接到三相电源的中性线上，把各相负载的首端U 1、V 1、W1分别接到三相交流电源的三根相线上，这种连接方法叫做三相负载有中性线的星形联结，用Y0表示。 如图1所示。 图1三相负载星形联结的电路负载作星形联结并具有中性线时，每相负载两端的电压叫做负载的相电压。 用U YP表示。 负载星形联结时，输电线的阻抗被忽略时，负载的相电压等于电源的相电压U YPU P负载端的线电压等于电源的线电压，负载的线电压与相电压的关系为式中U L?3U YP U YP负载作星形联结时的相电压 2、电路计算7天长职教中心电工基础教案在三相交流电路中，负载作星形联结并具有中性线时，流过每一相负载的电流叫做相电流，分别用I u、I v、I w表示，一般用I YP来表示。 流过每根相线的电流叫做线电流，分别用I U、I V、I W表示，一般用I YL来表示。 A相电流负载作星形联结并具有中性线时，三相交流电路的每一相，就是一个单相交流电路，所以各相电压与电流间数量及相位关系可应用第五章学习的单相交流电路的方法处理。 在对称三相电压作用下，流过对称三相负载的各相电流也是对称的，即I YP?I U?I V?I W?U YP|z P|各相电流之间的相位差为2?2?。 因此，计算对称三相负载电路只需要计算其中的一相，其它两相只是相位互差。 33B线电流三相负载星形联结，每相负载都串在相线上，相线和负载通过同一个电流，所以各相电流等于各线电流。 I L?I YPC中性线流过中性线的电流为i N?i U?i V?i W对称负载星形联结，其各相相电流大小相等，相位相差相电流的旋转矢量和2?，作旋转矢量图分析可知，三个3I N?0L1即三个相电流瞬时值之和为i N?0ZZ Z中线中没有电流通过时，可取消中线，即为三相三线制电路注意 1、对称负载作星形联结时，I N?I U?I V?I W?0中性线电流为零，去掉中性线电路也可正常工作。 为此，某些场合常采用三相三线制电路供电，如三相电动机和三相变压器。 L2L38天长职教中心电工基础教案 2、不对称星形负载的三相电路，I N?I U?I V?I W?0。 中性线电流不为零，中性线不可去掉，要为电流提供通路，必须采用带中性线的三相四线制供电。 更重要的是要保证每相负载两端的电压等于电源的相电压。 中性线的作用就在于使星形联结的不对称负载的相电压对称。 为了保证负载的相电压对称，就不应让中性线断开。 因此，中性线内不准接入熔断器和闸刀开关。 【例1】已知加在星形连接的三相异步电动机上的对称电源线电压为380V。 若每相的电阻为6?，感抗为8?。 求此时流入电动机每相绕组的电流及各线电压。 解由于电源电压对称，各相负载也对称，则各相电流应相等。 因为U P?U l3?3803?220V Z?R2?X2?62?82?10?U P220?22A所以Z10I l?I P?22AI P?、本课小结 1、三相负载有中性线的星形联结 2、相电流、线电线、中性线电流、课余作业 1、三相发电机是星形接法，负载也是星形接法，发电机的相电压U p=1000V，每相负载电阻均为R=50k?，X L=25k?。 试求 (1)相电流； (2)线电流； (3)线电压。 2、在负载作形联接的对称三相电路中，已知每相负载均为|Z|=20?，设线电压U L=380V，试求各相电流教学后记第 二、三课时、复习导入 1、三相负载有中性线的星形联结 2、相电流、线电线、中性线电流、讲授新课 二、三相负载的三角形（）联结 1、连接方式把三相负载分别接到三相交流电源的每两根相线之间，负载的这种连接方法叫做三角形联结，用符号“”表示。 如图2所示。 图2三相负载作三角形联结在三角形连接中，由于各相负载是接在两根相线之间，因此，负载的相电压就是线电压，即U?P?U?l9天长职教中心电工基础教案由于三相电源是对称的，无论负载是否对称，负载的相电压是对称的。 2、电路计算A相电流U VW对称三相电源作用下，对称负载的各相电流也使对称的，I UV?I VW?I WU?B线电流当对称三相负载作三角形联结时，线电流的大小为相电流的3倍，U L|z UV|各相电流间的相位差仍为2?。 3I?L?3I?P其相位关系如图3所示【例2】已知加在三角形连接的三相异步电动机上的对称电源线电压为380V。 若每相得电阻为6?，感抗为8?。 求相电流、线电流的大小及相电压与相电流之间的相位差。 解Z?图3对称三角形负载的电流、电压R2?X2?62?82?10?在三角形连接中，线电压等于相电压，因而I?P?I?lU?PU?l380?38AZ Z10?3I?P?3?38?66AX8?arctan?53.10?R6?arctan现在我们再来求一下两个例题中的相电流、线电流的比值I?P38?3I Yl22I?l66?3I Yl22由此可见，负载接成三角形的相电流是接成星形时相电流的3倍；负载接成三角形时的线电流是接成星形时线电流的3倍。 这个原理已应用于工程实际中。 一个采用三角形接法的三相异步电动机，在启动过程中可以采用星形接法，以减少启动时过大的电流，这常称为Y-降压启动。 课堂练习在对称三相电路中，负载作?形联接，已知每相负载均为|Z|=50?，设线电压UL=380V，试求各相电流和线电流。 解在?形负载中，相电压等于线电压，即U?P=U L，则相电流10天长职教中心电工基础教案IP?P?U?Z?38050?7.6A线电流I?L?3I?P?13.2AA【例3】线电压Ul为380V的三相电源上，接有两组对称三相电源一组是三角形联结的电感性负载，每相B阻抗Z?36.337?;另一组是星形联结的电阻性C负载，每相电阻R=10?,如图所示。 试求 (1)各组负载的相电流；Z? (2)电路线电流； (3)三相有功功率。 小提示掌握联结方式，了解线电压与相电压的关系及线电流与相电流的关系。 解u AB?3802sin(314t?30?)VU A220/O0V I?U?A?2200?ARA?440?A I?U?A5B220?120?B?R?A?22?120?AB10I?U?220?120?C?CR?A?11?120?AC20中线电流I?N?I?A?I?B?I?C?440?A?22?120?A?11?120?A?29?19?A、本课小结 1、三相负载的三角形（）联结连接方式 2、电路计算A相电流I UV?I VW?I WU?U L|zB线电流UV|I?L?3I?P、课余作业课本P185小练习1 （2）、 （3）、 （4）、 （5）。 2.教学后记第二课时、复习导入、讲授新课、本课小结、课余作业R Y11天长职教中心电工基础教案第六章三相交流电路6 3、三相交流电路的功率教学目的1，了解三相电电功率的概念；掌握三相电路电功率分析与计算。 教学重、难点教学重点三相电路电功率分析与计算。 教学难点三相电路电功率分析与计算。 教学方法讲授法教学时数2课时授完。 教具黑板、多媒体课件等。 教学过程I、复习提问 1、单相交流电路有功功率、无功功率和视在功率的概念及计算公式。 三相交流电路功率的计算是一个比较复杂的问题，在本节内容中只介绍较容易的对称负载三相交流电路功率的计算。 II、讲授新课三相负载的有功功率等于各相功率之和，即P=P1?P2?P3同理，无功功率和视在功率分别为Q=Q1?Q2?Q3S=S1?S2?S3三相负载对称时P?3U P I Pcos?Q?3U Isin?P P?S?3U P I P?另外P?3U L I L cos?Q?3U L I L sin?S?3U L I L?例题、三相对称负载，每相的电阻为6?，感抗为8?，接入线电压为380V的三相交流电源。 试比较星形联结和三角形联结两种接法时消耗的三相电功率。 解每相绕组的阻抗为2222z?R?X?6?8?10?L （1）星形联结时，负载的相电压为U P?U L380?V?220V3312天长职教中心电工基础教案相电流和线电流关系为负载功率因数U P220?A?22A|Z|10R6COS?0.6|Z|10I L?I P?所以星形联结时三相总有功功率为P=3U LI Lcos?=3?380?22?0.6W=8.7kW （2）若改为三角形联结，负载的相电压等于电源的线电压U P=U L=380V负载的相电流为U P380I P?A?38A|Z|10负载的线电流为I L?3I P?3?38A?65.8AP=3