10三相交流电路.doc

教 案 内 页教学环节教学内容师生活动备注 一、复习、评讲作业：新课导入二、新课讲授三、典例分析四、堂练分析五、归纳小结六、布置作业（一）复习：1交流电与直流电的区别2、交流电三要素（二）评讲作业情况：（三）新课导入 三相交流电路（一）三相电动势的产生：1三相交流电有以下的优点：P39（三点）。2由三相交流发电机产生，三相交流发电机组成：转子：电磁铁，其磁极表面的磁场按正弦规律分布。定子：铁芯上嵌放三个相同对称线圈。（对称线圈：尺寸、匝数、绕法完全相同）U1 、V1 、W1 （始端）；U2 、V2 、W2 （末端）U 相（黄色）、V相（绿色）、W相（红色）；零线或中线用黄绿相间色表示。3原理：三相绕组在空间位置上相互隔开120，所以感应电动势最大值出现的时间各相差三分之一周期，即在相位上互差120。当转子在原动机带动下以角速度作逆时针匀速转动时，在定子三相绕组中，能感应出三相正弦交流电动势。4三相正弦交流电动势表达式： eU = EUm Sin（0）V eV = EVm Sin（120）V eW = EWm Sin（120）V5特点：三个大小相等、频率相同、相位彼此相差120。6规定：每相电动势的正方向是从线圈的末端指向始端，电流从始端流出是正，反之为负。7相序：指三相电动势达到最大值的先后次序。习惯上原相序为第一相，第一相超前第二相120，第二相超前第三相120，第三相超前第一相120。（正序：U相V相W相U相；逆序：U相W相V相U相）（二）三相四线制供电（三相电源的星形连接）：1将发电机的三相绕组的末端U2、V2、W2联接成一个共公点（称中性点），用符号N 表示，从中性点引出的输电线称为中性线，简称为中线。也称三相四线制供电电路。（没有中线的三相制称为三相三线制） 中线通常与大地相接，并把接地的中性点称为零点，而把接地的中性线叫零线。2从三个线圈始端引出的输电线叫端线或相线，俗称火线。 为方便，常不画发电机的线圈连接方式，只画四根输电线 表示相序。（如下图）3三相四线制可输送两种电压 ： （1）线电压：端线与端线之间的电压叫做线电压 。U线 = UUV = UVW= UWU （正方向）（2）相电压：端线与中性间的电压，叫做相电压。U相 = UU = U V = UW4由线电压与相电压关系推导：数量关系： U线 = U相 相位关系：线电压超前与之相对应的相电压30。（三）三相电源的三角形联接：1将发电机的三相绕组中的末端U2与相邻另一绕组的始端依次联结，U2接V1、V2接W1、W2接U1，构成一个三角形的闭合回路，然后从三个连接点引出三根导线向外送电。这种供电方式称三相三线制供电电路。2三相三线制可输送一种电压 ：线电压与相电压相等。3由线电流与相电流关系推导：数量关系： I线 = 3 I相 相位关系：线电流滞后与之相对应的相电流30。（四）三相负载及其连接：1三相负载：接在三相电源上的负载统称为三相负载。2三相对称负载：每相负载电阻、电抗相等，性质相同。如:三相电动机、变压器、电炉等。3三相不对称负载：如果各相负载不同，就叫做不对称三相负载。如：三相照明电路。一）三相负载的星形连接：三相负载分别接在三相电源的一根相线和中线之间的接法称三相负载星形连接。1三相负载的星形连接的电源与负载之间的几个参数关系： 每相负载两端的电压称为负载的相电压。用UY相 表示。 忽略输电线上电压降时：负载的相电压等于电源的相电压，即UY相 = U相 。 三相负载的线电压等于电源的线电压。用U线 表示。 U线 = UY相 流过每相负载的电流叫相电流，用 IY相 表示。 流过端线的电流叫线电流，用IY线 表示。IY相 = IY线 。 流过中线的电流叫中线电流，用 IN表示。注：对三相电路的每一相，与单相电路计算方法相同。 I相 = U相/ Z相 对称负载的情况 相 =120根据KCL（基尔霍夫定律-节点电流定律）得：IN = IU + IV+ IW从图中可知IN = 0，中性线不起作用，可取消中线，改用三相三线制供电。通常在高压输电时，因为负载都是对称的三相变压器。所以采用三相三线制输电。2三相负载不对称的星形连接的情况：各相电流不相等，相位差也不一定为120，IN 0，但中线电流比每相电流小得多，所以可以选择截面积比较少的电线输电。3中线的作用：在三相不对称负载星形联接时，中线的作用在于使三相负载成为三个互不影响的独立回路，此时各相负载电压等于电源的相电压，不会因负载的变动而变动。当中线断开后，各相电压就不再相等。经计算和实际测量都证明，阻抗小的相则电压低于该相额定电压而不能正常工作。阻抗大的相电压高，可能超过该相的额定电压，损坏设备。4三相负载的星形连接规程规定：在三相负载不对称的低压供电系统中，不允许中线上安装熔断器或开关。并且为了防止中线断开，一般中线采用钢丝制成，防止事故发生。同时，要求三相负载平衡以减少中线的电流。如照明电路中，应尽量将照明负载平均接在三相上，而不要集中接在某一相或两相上。二）三相负载的三角形连接：1三角形（）连接：把三相负载分别接在三相电源的每两根端线之间就称为负载的三角形连接。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电源的线电压，即：U线 = U相 。2线电流和相电流的关系：对于对称负载来说：线电流与相电流的数量关系： I线 =I相 线电流总是滞后与这对应的相电流30。 所以： 三相负载应作三角形还是星形联接，应由各相负载的额定电压而定。如各相负载的额定电压等于电源的线电压，则应作三角形联接，若各相负载的额定电压等于电源的相电压，则应作星形联接。例如：我国工业用电线电压为380V，如果三相电动机各相的额定电压为220V，应作Y形连接。（五）三相负载功率：在三相交流电路中，三相负载消耗的总功率为各相负载消耗的功率之和，即：P = P u + P v + P w = UUIUCOSU + UVIVCOSV + UWIWCOSW若三相对称，则： P = 3 P相 = 3 U相 I相 COS 在实际工作中，测量线电压比测量相电流要方便些，三相功率的计算式常用线电流和线电压来表示。 P = 3 U相 I相 COS= U线 I线 COS注意： 负载无论Y 接或接，有功功率：P =3U线 I线 COS 是相电压和相电流间相位差，不是线电压与线电流的相位差。负载作联接时的线电流度不等于作Y 形联接时的线电流。 I线 = IY相 = IY线4对称三相负载的无功功率和视在功率：Q = U线I线 Sin = 3 U相I相 SinS = U线I线 = 3 U相I相 三、典例分析：例 1已知： U线 = 380V，R = 6，X L = 8，Y 形联接。求：I相 ，I线？解：由于电源电压对称，各相负载对称，则各相电流相等，各线电流相等： U 相 = U线 / = 380 / = 220 （V） ZY = R + XL = 6 + 8 = 10 （） IY相 = U相/ ZY = 220 10 = 22（A）例 2已知：U线 = 380V，R相 = 6，X相 = 8 求：（1）Y 形：I相 、I线 、P Y ；（2）形：I相 、I线 、P ，并作比较。 解：（1）负载作Y 形连接： Z 相 = R相 + X相 = 6 + 8 = 10 （） U Y相 = U Y相 / = 380 = 220（V） I Y相 = U Y相 / Z相 = 220 10 = 22 （A）= I线 COS = R相 / Z相 = 6 10 = 06 P Y = 3 U Y相I Y相 COS = 2220 22 06 = 87（KW） （2）负载作三角形连接时： U相 = U线 = 380V I相 = U相 / Z = 380 10 = 38 （A ） I线 = I相 = 38 = 66（A） P = 3 U相I相 COS = 3 380 38 06 = 26（KW） 或：P = 3 U线 I 线 COS = 33806606 = 26（KW）（3）两种连接的比较：I相 / I Y相 = 38 22 = I线 / I Y线 = 66 22 = 3P/ P Y = 26 873四堂练与分析：1讨论：对称三相交流电动势的特征是什么？2、练习：2.1填空：811；2.2选择：1316；2.3判断1618；2.4计算2，33已知：H = 255mH = 25510-3H ； R = 6； u = 220 Sin(314 t +30) V 求：（1）Z ； （2） I值 ，i表达式 ； （3）P、Q、S ；（4）COS； （5）电流与电压的矢量图。 解： X L = L = 31425510- = 8 （） Z = R + XL = 6 + 8 =10（） I = U / Z = 22010 = 22 A 由： = arc tan X L / R = arc tan （8 / 6 ）= 53 即： 电压超前电流53。 i = u = 30 53= 23 i = 22 Sin(314t23) （A） P = I R = 22 6 = 2904 （W） Q = I X L = 22 8 = 3872（Var） S = U I = 220 22 = 4840 （VA） COS = COS 53= 06 或： COS= R / Z = 610 = 06 矢量图：（另附）五归纳小结：1三相对称电源的特点：三个大小相等、频率相同、相位彼此相差120。2三相对称负载的特点：每相负载电阻、电抗相等，性质相同。3三相负载的星形联接的线电压与相电压关系：数量关系： U线 = U相 相位关系：线电压超前与之相对应的相电压30。4三相负载的三角形联接的线电流与相电流关系：数量关系： I线 = I相 相位关系：线电流滞后与之相对应的相电流