电工电子技术基础 课件 李丽琼 项目3、4 三相交流电路、磁路与变压器

项目3三相交流电路项目3三相交流电路【学习目标】通过本项目的学习，了解三相交流电源的产生和特点，理解三相电路中相、线电压及相、线电流之间的关系，掌握对称三相电路的特点及对称三相电路的分析方法。【能力目标】通过本项目的学习，学生应掌握对称三相电路电压、电流和功率的计算方法，能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。任务3.1认识三相电源

【工作任务及任务要求】了解三相四线制供电体系的优越性，掌握三相电源两种连接方式的特点。◆知识摘要

☼三相交流电动势的产生

☼三相电源的星形（Y）连接

☼三相电源的三角形（△）连接

◆

任务目标☼掌握三相交流电的概念及其表示方法☼掌握三相电源两种连接方式的特点3.1.1三相交流电动势的产生任务3.1认识三相电源三相交流发电机示意图任务3.1认识三相电源

三相电源电动势为

eU=Emsin

t

eV=Emsin(

t

-120°)

eW=Emsin(

t

-240°)=Emsin(

t+120°)任务3.1认识三相电源三相对称电源有如下特性：

eU+eV+eW=0或三相交流电动势波形图和相量图任务3.1认识三相电源三相对称电压可表示为：

uU=Umsin

t

uV=Umsin(

t

-120°)

uW=Umsin(

t

-240°)=Umsin(

t+120°)任务3.1认识三相电源

若用相量表示则为

=UP∠0°

=UP∠-120°

=UP∠120°

三相交流电出现正幅值（或相应零值）的先后次序称为三相电源的“相序”。上述的三相电压的相序：U相→V相→W相→U相，这样的相序称为“正序”；与此相反的相序（U相→W相→V相→U相）称为“逆序”或“反序”。任务3.1认识三相电源3.1.2三相电源的星形（Y）连接把三个电压源的末端U2、V2、W2连接在一起，由三个电压源的首端U1、V1、W1引出做输出线，这种连接方式称为“三相电源的星形连接”，也称Y形连接，常用“Y”标记。

三相电源的星形连接任务3.1认识三相电源

连接在一起的U2、V2、W2点称为三相电源的中性点或零点，用N表示。如果从电压源的首端U1、V1、W1及N分别引出四根线对外供电，这种供电方式称为“三相四线制”。若N端无引出线，则称为“三相三线制”。相电压：相线与中性线之间的电压。线电压：相线与相线之间的电压。任务3.1认识三相电源对相电压有uUN=uU，uVN=uV，uWN=uW对线电压有uUV=uU-uV，uVW=uV-uW，uWU=uW-uU相电压相量

任务3.1认识三相电源线电压相量为

电源星形连接时电压相量图任务3.1认识三相电源

三个线电压uUV、uVW、uWU是对称的，且相位上分别超前对应的相电压（uU、uV、uW）30°，即

若线电压有效值用Ul表示，则有UUV=UVW=UWU=Ul。线电压有效值Ul与相电压有效值UP的关系：任务3.1认识三相电源

三相电源做星形连接时，三个相电压和三个线电压均为三相对称电压。三相四线制的供电系统，可以供给负载两种不同的电压。我国低压供电系统中，相电压UP=220V，线电压Ul=380V。负载与电源的连接，视负载的额定电压而定。任务3.1认识三相电源

3.1.3三相电源的三角形（

）连接

把三个电压源的首末端依次相连，构成一个闭合回路，然后由连接点引出三条供电线，即为“电源的三角形连接”，常用“

”标记。

三相电源的三角形连接任务3.1认识三相电源三个电压源的电压uU、uV、uW是对称的，因此三个线电压也是对称的，且三相电压之和为零，电源内部无环流。三相电源做三角形连接时，对外只供出三个对称的线电压，线电压等于电源的相电压，即Ul=UP。任务3.2认识三相负载

【工作任务及任务要求】了解线电流、相电流、中线电流的概念，掌握三相负载两种连接方式下线、相电压的关系，线、相电流的关系及中线的作用。◆知识摘要

☼负载的星形（Y）连接

☼负载的三角形（∆）连◆任务目标

☼掌握三相负载两种连接方式的特点

☼掌握对称三相电路的分析方法任务3.2认识三相负载

三相、单相负载大量单相负载的连接任务3.2认识三相负载

三相负载的连接方式也有两种：星形连接和三角形连接。负载对称的定义：各相负载的复阻抗相同，也就是阻抗模相等、阻抗角相同，即

ZU=ZV=ZW=Z

也可以表示为

|ZU|=|ZV|=|ZW|且

U=

V=

W任务3.2认识三相负载3.2.1负载的星形连接

将负载ZU、ZV、ZW的一端连在一起，各相负载的另一端分别接于电源的相线（U、V、W），称为负载的“星形（Y）连接”，如图所示。有中性线的星形连接常称为Yo形连接，这样的供电系统称为“三相四线制”。负载的公共连接点为N′，各电压、电流的参考方向如图所示。负载Yo形连接时，各相电压就是电源的相电压，电源线电压值为相电压的倍，相位超前于相应的相电压30°。负载的相电流等于线电流。三相电路中的每一相都可以看成一个单相电路。即：相电流等于线电流，即：任务3.2认识三相负载中性线电流为：负载做星形连接时，其电压与电流的相量图任务3.2认识三相负载

负载对称时的中性线电流为对称负载做星形连接时，每相电流的有效值为：3.2.2负载的三角形连接如果负载的额定电压等于三相电源的线电压，则必须把负载接于两根相线之间。将这类负载分为三组，分别接于相线U与V、V与W、W与U之间，就构成了三相负载的三角形（∆）连接，如图所示。

三相负载的三角形连接任务3.2认识三相负载负载三角形连接时，相电压等于电源的线电压。三相电路中的每一相，都可以看成一个单相电路。负载相电流的值取决于各相负载的阻抗，即任务3.2认识三相负载

流过相线的电流、、称为“负载线电流”。负载三角形连接时，各相负载的电压就等于电源的线电压，即任务3.2认识三相负载三相负载三角形连接时电压与电流的相量图三相负载对称，三个相电流对称，相位互差120°，有效值相等，用IP表示，即任务3.2认识三相负载线电流、、也是对称的，它们在相位上分别滞后于相应的相电流（、、）30°。任务3.3相关知识扩展

【工作任务及任务要求】了解供配电概况和安全用电常识，掌握三相电路中有功功率、无功功率、视在功率的概念及计算方法。◆知识摘要

☼三相电路的功率

☼电力系统简介

☼安全用电技术◆任务目标

☼掌握三相电路中功率的计算方法

☼掌握常用的安全用电措施任务3.3相关知识扩展

3.3.1三相电路的功率（1）有功功率P

P=PU+PV+PW（2）无功功率Q

Q=QU+QV+QW（3）视在功率S

S=任务3.3相关知识扩展若为三相对称负载，则各相消耗的功率相等，无论是哪种连接都有

P=3UPIPcosφ=UlIlcosφ

Q=3UPIPsinφ

=UlIlsinφ

S=3UPIP=UlIl

任务3.3相关知识扩展3.3.2电力系统简介

电力系统是生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体。（1）发电

电能是二次能源，是通过其他形式的能量转化而来的，发电厂就是转化的场所。（2）电力网连接发电和用电设备的输配电系统称为“电力网”，其作用是输送、分配电能。一般由变电所和输电线路构成，其中变电所是接受电能、变换电压和分配电能的场所；输电线路是电力系统中实施电能远距离传输的环节。任务3.3相关知识扩展3.3.3安全用电技术1、安全电流与电压

规定36V以下的电压为安全电压。如果在潮湿的场所，工作电流应取5mA作为安全电流，安全电压通常是24V和12V。任务3.3相关知识扩展

2、几种触电方式（1）直接触电①

单相触电

任务3.3相关知识扩展

②两相触电任务3.3相关知识扩展（2）间接触电及其防护①跨步电压触电②接触电压触电

3．安全用电注意事项

4．常用安全用电的措施

保护接地与保护接零任务3.3相关知识扩展

5．防雷和电气防火防爆常见的防雷措施有安装避雷针、避雷线、避雷网，设备外壳可靠接地等。出现电气火灾时，首先应切断电源，注意拉闸时最好用绝缘工具；其次，来不及切断电源或在不能断电的场合，可采用不导电的灭火剂带电灭火，注意泡沫灭火剂是导电的，不能使用。

任务3.3相关知识扩展

6．触电急救触电的现场急救是抢救触电者的关键。实验研究与统计资料表明，触电1分钟后开始实施急救措施，90%有良好效果；如果触电6分钟后才实施急救措施，则救活率仅为10%；而从触电12分钟后抢救，则救活率几乎为零。发生触电事故后，切不可惊慌失措，在保证救护者本身安全的同时，首先要尽快使触电者脱离带电体，其次是进行现场有效救护。

项目4、

磁路与变压器项目4、磁路与变压器

【学习目标】通过本项目的学习，了解磁路的基本物理量、基本概念及磁路的基本分析方法，理解磁路的基本定律，掌握磁路的分析方法，并且会分析电感性设备的工作原理

【能力目标】通过本项目的学习，学生应掌握变压器的基本工作原理，能分析、检测变压器常见的故障，并且能处理其典型故障。

任务4.1认识磁路

【工作任务及任务要求】了解磁性材料的基本知识及磁路的基本定律，掌握分析、计算交流铁芯线圈电路的方法。

◆知识摘要☼

磁路的基本物理量及性质

☼

磁路定律

☼

直流磁路

☼

交流磁路◆任务目标☼

掌握磁路的基本概念

☼

掌握磁路的基本分析方法

1.1.1磁路的基本物理量及性质（1）磁感应强度用来描述磁场中某点磁场的强弱和方向的物理量，是一个矢量。任务4.1认识磁路

任务4.1认识磁路

（2）磁通及磁通的连续性原理①磁通

磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积称为“该面积的磁通

”，即：

任务4.1认识磁路

②磁通的连续性定理在磁场中穿出任一闭合面的磁通之和恒为零，即：任务4.1认识磁路

（3）磁导率

磁场中某处的磁感应强度B的大小，不仅与产生这个磁场的电流等因素有关，而且还与磁场中媒质的性质有关。

真空的磁导率：

工程上常采用物质的磁导率μ与μ0的比值来表示各种物质的导磁性能，即:任务4.1认识磁路

（4）磁场强度及安培环路定律①磁场强度

描述磁场源强弱的物理量,与励磁电流成正比，磁场强度只与产生磁场的电流以及这些电流分布有关，与磁介质无关。

②安培环路定律磁场强度矢量沿任一闭合回线的线积分等于该闭合回线所包围的全部电流的代数和。表达式为：

任务4.1认识磁路

（5）铁磁材料性质①磁饱和性任务4.1认识磁路

②磁滞性任务4.1认识磁路

4.1.2磁路定律（1）磁路欧姆定律设一段磁路长为l，横截面积为S的环形线圈，磁力线均匀分布于横截面上，这时B、H与之间的关系为根据安培环路定律得磁路的欧姆定律。由此得：任务4.1认识磁路

（2）磁路的基尔霍夫第一定律根据磁通的连续性原理，在忽略漏磁通的情况下，磁路的一个分支中有相同的磁通。对于有分支的磁路，其分支汇合处称为“磁路的节点”，

1+

2-

3=0即∑

=0任务4.1认识磁路

（3）磁路的基尔霍夫第二定律

在磁路中，任何一个闭合的路径均称为回路。但在回路中不一定都是均匀的磁路，应用安培环路定律时，需将该回路分段，使每段都为均匀磁路，具有相同的H值。根据安培环路定律可得∑(Hl)=∑(IN)Hl称为各段磁路的“磁压降”，IN是磁路中产生磁通的激励源，称为“磁动势”。任务4.1认识磁路

*4.1.3直流磁路线圈中的励磁电流为直流时，所产生的磁路称为“直流磁路”。直流磁路所产生的磁通不随时间变化而变化，是一个恒定的磁通。

任务4.1认识磁路

*4.1.4交流磁路（1）交流铁芯线圈电路（2）铁芯损耗①磁滞损耗（Ph）②涡流损耗（Pe）任务4.2认识变压器

【工作任务及任务要求】了解变压器的基本结构、工作原理，掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用。◆知识摘要☼

变压器的用途与分类☼

变压器基本工作原理◆任务目标☼

掌握变压器分类

☼

掌握变压器工作原理

☼

掌握单相变压器作用及同名端的检测方法任务4.2认识变压器

4.2.1变压器的用途与分类（1）变压器的用途①变换交流电压②变换交流电流③变换阻抗④电气隔离任务4.2认识变压器（2）变压器的分类①按冷却方式分②按防潮方式分③按铁芯或线圈结构分④按电源相数分⑤按用途分任务4.2认识变压器4.2.2变压器基本工作原理（1）变压器基本工作原理任务4.2认识变压器变压器空载运行时，原、副绕组上电压的比值等于两者的匝数比，这个比值K称为变压器的变压比或变比。当原、副绕组匝数不同时，变压器就可以把某一数值的交流电压变换为同频率的另一数值的电压，这就是变压器的电压变换作用。当K＞1时,变压器为降压变压器；当K＜1时，为升压变压器。任务4.2认识变压器（2）单相变压器及其应用任务4.2认识变压器①电压变换②电流变换③阻抗变换任务4.2认识变压器*（3）变压器绕组极性测定

同极性端又称为“同名端”，是指变压器各绕组电位瞬时极性相同的端点，用符号“﹡”或“·”表示。端点1和端点4是“异名端”，端点2和3也是“异名端”。任务4.2认识变压器变压器同极性端的测定：①直流法②交流法*任务4.3相关知识扩展【工作任务及任务要求】了解三相变压器、互感器、自耦变压器的基本结构、工作原理，掌握常见变压器故障分析方法。

◆知识摘要☼常用变压器及其应用

☼常见变压器故障判断

◆任务目标☼掌握几种常用变压器的工作原