電工基礎(chǔ)第七章教案

1、黔江職教中心電工基礎(chǔ)教案第六章 三相交流電路§61、三相交流電源教學(xué)目的1、了解三相交流電產(chǎn)生的原理及三相電的特點(diǎn)；2、掌握三相四線制電源的線電壓，相電壓及它們的關(guān)系。教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：掌握三相電路線電壓與相電壓、線電流與相電流的相位關(guān)系。教學(xué)難點(diǎn)：掌握三相電路線電壓與相電壓、線電流與相電流的相位關(guān)系。教學(xué)方法：講授法教學(xué)時(shí)數(shù)：2課時(shí)授完。教 具：三相交流模型發(fā)電機(jī)、黑板、多媒體課件等。教學(xué)過程：第一課時(shí)I、導(dǎo)入新課： 在電力系統(tǒng)中,廣泛應(yīng)用三相交流電路.它和單相交流電路比較有以下優(yōu)點(diǎn):第一,三相發(fā)電機(jī)比尺寸相同的單相發(fā)電機(jī)輸出的功率大;第二,三相發(fā)電機(jī)和變壓器的結(jié)構(gòu)、制造都較簡

2、單，便于使用和維護(hù)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)單相發(fā)電機(jī)的振動小；第三，遠(yuǎn)距離輸電時(shí)比單相發(fā)電機(jī)節(jié)約線材；第四，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量使用交流電動機(jī)，三相電動機(jī)比單相電動機(jī)性能平穩(wěn)可靠。所以目前世界上電力系統(tǒng)所采用的供電方式絕大多數(shù)屬于三相制，通常的單相交流電源多數(shù)也是從三相交流電源中獲得的。我們今天這節(jié)課首先從三相交流電源開始學(xué)習(xí)。II、講授新課：一、三相交流電動勢的產(chǎn)生：1、三相交流電動勢是由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。從理論上講，把三個(gè)單相正弦交流電按一定方式連接起來，就可以構(gòu)成三相交流電源，但實(shí)際工作中，它是由三相交流電發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的 。三相交流發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)如下圖所示（相學(xué)生展示電機(jī)實(shí)物）圖1 三相交流發(fā)電機(jī)原理示意圖2

3、、三相交流發(fā)電機(jī)的主要組成部分是定子和轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)動的磁極，定子是在鐵心槽上放置三個(gè)幾何尺寸與匝數(shù)相同的線圈（稱做定子繞組）。它們排列在圓周上的位置彼此相差1200的角度，分別用U1U2，V1V2，W1W2表示。3、三相電動勢瞬時(shí)值的數(shù)學(xué)表達(dá)式 產(chǎn)生三個(gè)交變電動勢（對應(yīng)三個(gè)線圈為eU、eV、eW）每個(gè)線圈產(chǎn)生交變電動勢的原理跟單相發(fā)電機(jī)的原理相同。振幅相等、頻率相同，在相位上彼此相差120°的三個(gè)電動勢稱為對稱三相電動勢。對稱三相電動勢瞬時(shí)值的數(shù)學(xué)表達(dá)式為第一相(U相)電動勢： eU=Emsin(w t) 第二相(V相)電動勢： eV= Emsin(w t - 120°)

4、 第三相(W相)電動勢： eW= Em sin(w t + 120°) 4、對稱三相電動勢的波形圖和向量圖由上圖顯然可得e1 + e2 + e3 = 0。5、相序及正序和負(fù)序：三相電動勢隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，達(dá)到最大值(振幅)或零值的先后次序叫做相序。從上圖中不難看出：eU 超前eV 、 eW達(dá)最大值，eV又超前eW達(dá)最大值，這種UVWU的順序，即第一相（U相） 第二相（V相） 第三相（W相），這樣的相序叫正序或順相序；若相序?yàn)閁WVU，稱為負(fù)相序或逆相序。相序是一個(gè)十分重要的概念，為使電力系統(tǒng)能夠安全可靠地運(yùn)行，通常統(tǒng)一規(guī)定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，一般在配電盤上用黃色標(biāo)出U相，用綠色標(biāo)出V相，用

5、紅色標(biāo)出W相。 6、對稱三相電動勢與三相電源在電工技術(shù)和電力工程中，把這種有效值相等、頻率相同、相位上彼此相差的三相電動勢叫對稱三相電動勢，供給三相電動勢的電源叫三相電源。產(chǎn)生三相電動勢的每個(gè)繞組叫做一相。、本課小結(jié)1、三相交流電動勢是由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。 2、三相交流發(fā)電機(jī)的主要組成部分是定子和轉(zhuǎn)子。3、三相電動勢瞬時(shí)值的數(shù)學(xué)表達(dá)式 4、對稱三相電動勢的波形圖和向量圖5、相序及正序和負(fù)序： 6、對稱三相電動勢與三相電源 、課余作業(yè)：1、認(rèn)真閱讀本節(jié)教材內(nèi)容。2、書面完成課本P179小練習(xí)1（1）.教學(xué)后記：第二課時(shí)I、復(fù)習(xí)提問：1、三相交流電動勢的產(chǎn)生和主要構(gòu)造部分。2、三相交流電動勢的

6、表示方法。、講授新課：二、三相四線制電源1、三相四線制：三相電源本來具有U1、V1、W1、U2、V2、W2六個(gè)接頭，在低壓供電系統(tǒng)（市電220V）中常采用三相四線制供電，把三相繞組的末端U2、V2、W2連結(jié)成一個(gè)公共端點(diǎn)，叫做中性點(diǎn)（零點(diǎn)），用N表示。從中性點(diǎn)引出的導(dǎo)線叫做中性線（零線），用黑色或白色表示。中性線一般是接地的，又叫做地線。從線圈的首端U1、V1、W1引出的三根導(dǎo)線叫做相線（俗稱火線），分別用黃、綠、紅三種顏色表示。這種供電系統(tǒng)稱作三相四線制，用符號 “Y0”表示。2、相電壓UP與線電壓UL（1）、各相線與中性線之間的電壓叫相電壓，分別用表示UU、UV、UW其有效值。每相繞組始端

7、與末端之間的電壓(即相線與中線之間的電壓)叫做相電壓，它們的瞬時(shí)值，用uU、uV、uW來表示，顯然這三個(gè)相電壓是對稱的。相電壓大小(有效值)均為UU = UV = UW = UP（2）、相線與相線之間的電壓叫做線電壓，其有效值分別用UUV、UVW、UWU表示。任意兩相始端之間的電壓(即火線與火線之間的電壓)叫做線電壓，它們的瞬時(shí)值，用uUV、uVW、uWU來表示。 形接法的相量圖如下圖所示。3、相電壓與線電壓參考方向的規(guī)定：相電壓的正方向是由首端指向中點(diǎn)N，例如電壓UU是由首端U1指向中點(diǎn)N；線電壓的方向，如電壓UUV是由首端U1指向首端V1。4、相電壓與線電壓之間的關(guān)系三相電源Y型聯(lián)結(jié)時(shí)的電

8、壓旋轉(zhuǎn)式量圖，如圖4所示。三個(gè)相電壓大小相等，在相位上相差。三個(gè)相電壓互相對稱。大小(有效值)均為UUV = UVW = UWU = UL =UP線電壓比相應(yīng)的相電壓超前30°，如線電壓uUV比相電壓uU超前30°，線電壓uVW比相電壓uV超前30°，線電壓uWU比相電壓uW超前30°。已知某三相電源的相電壓是220V,如果采用星形接法，它的線電壓是多大？如果已知,寫出所有的線電壓和相電壓的解析式。圖4 三相四線制電源電壓旋轉(zhuǎn)式量圖故兩端線U和V之間的線電壓應(yīng)該是兩個(gè)相應(yīng)的相電壓之差，即線電壓的大小利用幾何關(guān)系可求得為同理可得：結(jié)論：三相電路中線電壓的大

9、小是相電壓的倍，其公式為（式6-3）可以看出線電壓UUV、UVW、UWU分別超前相應(yīng)的相電壓UU、UV、UW30°。三個(gè)線電壓彼此間相差，線電壓也是對稱。我們平常講的電源電壓為220V，即是指向電壓；將電源電壓為380V，既是指線電壓。、本課小結(jié)：1、 對稱三相電動勢有效值相等，頻率相同，各相之間的相位差為。2、 三相四線制的相電壓和線電壓都是對稱的。3、 線電壓是相電壓的倍，線電壓的相位超前相應(yīng)的相電壓。、課余作業(yè)：課本P128小練習(xí)2.教學(xué)后記：第六章 三相交流電路 §62、三相負(fù)載的連接教學(xué)目的1.掌握三相對稱負(fù)載星形聯(lián)接和三角形聯(lián)結(jié)時(shí)，負(fù)載線電壓和相電壓、負(fù)載線電流

10、和相電流的關(guān)系；2掌握對稱三相電路電壓、電流和功率的計(jì)算方法及中性線的作用；3學(xué)會在已知電源電壓和負(fù)載額定電壓的條件下確定三相負(fù)載的連接方式；4、培養(yǎng)學(xué)生尋找事物規(guī)律性的能力。教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1.三相對稱負(fù)載星形聯(lián)接和三角形聯(lián)結(jié)時(shí)，負(fù)載線電壓和相電壓、負(fù)載線電流和相電流的關(guān)系；2對稱三相電路電壓、電流和功率的計(jì)算方法及中性線的作用。教學(xué)難點(diǎn)：三相對稱負(fù)載星形聯(lián)接和三角形聯(lián)結(jié)時(shí)，負(fù)載線電壓和相電壓、負(fù)載線電流和相電流的關(guān)系。教學(xué)方法：講授法教學(xué)時(shí)數(shù)：3課時(shí)授完。教 具：黑板、多媒體課件等。教學(xué)過程：第一課時(shí)I、復(fù)習(xí)提問：看圖回答問題1,什么是三相電源的星形連接？2，三相電源星形連接的線電壓

11、與相電壓的定義與關(guān)系 課題引入:1,請同學(xué)們想一想三相電源如果接負(fù)載會與單相電源的負(fù)載相同嗎？2, 如果不同那么三相電源的負(fù)載會是怎樣的呢？3,三相負(fù)載又是怎樣接入三項(xiàng)電源的呢？教師分析:1, 三相電源如果接負(fù)載與單相電源的負(fù)載不同相同。負(fù)載按它對電源的要求分為三相負(fù)載和單相負(fù)載。單相負(fù)載是指只需要單相電源供電的設(shè)備，如電燈、電爐、電烙鐵等。三相負(fù)載是指需要三相電源供電的負(fù)載，如三相異步電動機(jī)、大功率電爐等。2、在三相負(fù)載中，如果每相負(fù)載的電阻、電抗相等，這樣的負(fù)載稱為三相對稱負(fù)載；否則為三相不對稱負(fù)載。下圖為（請同學(xué)們觀察一下三相負(fù)載的星形連接法）：II、講授新課：一、三相負(fù)載的星型聯(lián)結(jié)1、

12、連接方式圖1 三相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的電路把各相負(fù)載的末端U2、V2、W2連在一起接到三相電源的中性線上，把各相負(fù)載的首端U1、V1、W1分別接到三相交流電源的三根相線上，這種連接方法叫做三相負(fù)載有中性線的星形聯(lián)結(jié)，用Y0表示。如圖1所示。負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)并具有中性線時(shí)，每相負(fù)載兩端的電壓叫做負(fù)載的相電壓。用UYP表示。負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時(shí)，輸電線的阻抗被忽略時(shí)，負(fù)載的相電壓等于電源的相電壓UYPUP負(fù)載端的線電壓等于電源的線電壓，負(fù)載的線電壓與相電壓的關(guān)系為：式中UYP負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)時(shí)的相電壓2、電路計(jì)算在三相交流電路中，負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)并具有中性線時(shí)，流過每一相負(fù)載的電流叫做相電流，分別用Iu、Iv、Iw

13、表示，一般用IYP來表示。流過每根相線的電流叫做線電流，分別用IU、IV、IW表示，一般用IYL來表示。A相電流負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)并具有中性線時(shí)，三相交流電路的每一相，就是一個(gè)單相交流電路，所以各相電壓與電流間數(shù)量及相位關(guān)系可應(yīng)用第五章學(xué)習(xí)的單相交流電路的方法處理。 在對稱三相電壓作用下，流過對稱三相負(fù)載 的各相電流也是對稱的，即：各相電流之間的相位差為。因此，計(jì)算對稱三相負(fù)載電路只需要計(jì)算其中的一相，其它兩相只是相位互差。B線電流三相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)，每相負(fù)載都串在相線上，相線和負(fù)載通過同一個(gè)電流，所以各相電流等于各線電流。C中性線流過中性線的電流為對稱負(fù)載星形聯(lián)結(jié)，其各相相電流大小相等，相位相差，

14、作旋轉(zhuǎn)矢量圖分析可知，三個(gè)相電流的旋轉(zhuǎn)矢量和L1L2L3即三個(gè)相電流瞬時(shí)值之和為：中線中沒有電流通過時(shí)，可取消中線，即為三相三線制電路注意：1、對稱負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)時(shí)， 中性線電流為零，去掉中性線電路也可正常工作。為此，某些場合常采用三相三線制電路供電，如三相電動機(jī)和三相變壓器。2、不對稱星形負(fù)載的三相電路， 。中性線電流不為零，中性線不可去掉，要為電流提供通路，必須采用帶中性線的三相四線制供電。更重要的是要保證每相負(fù)載兩端的電壓等于電源的相電壓。中性線的作用就在于使星形聯(lián)結(jié)的不對稱負(fù)載的相電壓對稱。為了保證負(fù)載的相電壓對稱，就不應(yīng)讓中性線斷開。因此，中性線內(nèi)不準(zhǔn)接入熔斷器和閘刀開關(guān)?！纠?】已

15、知加在星形連接的三相異步電動機(jī)上的對稱電源線電壓為380V。若每相的電阻為6，感抗為8。求此時(shí)流入電動機(jī)每相繞組的電流及各線電壓。解：由于電源電壓對稱，各相負(fù)載也對稱，則各相電流應(yīng)相等。因?yàn)?所以 、本課小結(jié)1、三相負(fù)載有中性線的星形聯(lián)結(jié) 2、相電流、線電線、中性線電流、課余作業(yè)： 1、 三相發(fā)電機(jī)是星形接法，負(fù)載也是星形接法，發(fā)電機(jī)的相電壓Up = 1000 V，每相負(fù)載電阻均為R = 50 kW，XL = 25 kW。試求：(1) 相電流；(2) 線電流；(3) 線電壓。2、在負(fù)載作形聯(lián)接的對稱三相電路中，已知每相負(fù)載均為|Z|= 20 W，設(shè)線電壓UL = 380V，試求：各相電流教學(xué)后

16、記：第二、三課時(shí)、復(fù)習(xí)導(dǎo)入：1、三相負(fù)載有中性線的星形聯(lián)結(jié) 2、相電流、線電線、中性線電流、講授新課：圖2 三相負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)二、三相負(fù)載的三角形（）聯(lián)結(jié)1、連接方式把三相負(fù)載分別接到三相交流電源的每兩根相線之間，負(fù)載的這種連接方法叫做三角形聯(lián)結(jié)，用符號“”表示。如圖2所示。在三角形連接中，由于各相負(fù)載是接在兩根相線之間，因此，負(fù)載的相電壓就是線電壓，即： UVW由于三相電源是對稱的，無論負(fù)載是否對稱，負(fù)載的相電壓是對稱的。2、電路計(jì)算A相電流對稱三相電源作用下，對稱負(fù)載的各相電流也使對稱的，各相電流間的相位差仍為。圖3 對稱三角形負(fù)載的電流、電壓旋轉(zhuǎn)矢量圖B線電流當(dāng)對稱三相負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)

17、時(shí)，線電流的大小為相電流的倍，其相位關(guān)系如圖3所示【例2】已知加在三角形連接的三相異步電動機(jī)上的對稱電源線電壓為380V。若每相得電阻為6，感抗為8。求相電流、線電流的大小及相電壓與相電流之間的相位差。解： 在三角形連接中，線電壓等于相電壓，因而現(xiàn)在我們再來求一下兩個(gè)例題中的相電流、線電流的比值： 由此可見，負(fù)載接成三角形的相電流是接成星形時(shí)相電流的倍；負(fù)載接成三角形時(shí)的線電流是接成星形時(shí)線電流的3倍。這個(gè)原理已應(yīng)用于工程實(shí)際中。一個(gè)采用三角形接法的三相異步電動機(jī)，在啟動過程中可以采用星形接法，以減少啟動時(shí)過大的電流，這常稱為Y-降壓啟動。 課堂練習(xí)：在對稱三相電路中，負(fù)載作 D 形聯(lián)接， 已

18、知每相負(fù)載均為|Z|= 50 W，設(shè)線電壓UL = 380 V，試求各相電流和線電流。解：在 D 形負(fù)載中，相電壓等于線電壓，即UDP =UL，則相電流線電流ABC 【例3】：線電壓Ul為380 V的三相電源上，接有兩組對稱三相電源：一組是三角形聯(lián)結(jié)的電感性負(fù)載，每相阻抗 ; 另一組是星形聯(lián)結(jié)的電阻性負(fù)載，每相電阻R =10W, 如圖所示。試求：(1) 各組負(fù)載的相電流；(2) 電路線電流；(3) 三相有功功率。小提示：掌握聯(lián)結(jié)方式，了解線電壓與相電壓的關(guān)系及線電流與相電流的關(guān)系。解：UA220/O0V中線電流、本課小結(jié)：1、三相負(fù)載的三角形（）聯(lián)結(jié)連接方式2、電路計(jì)算：A相電流B線電流、課余

19、作業(yè)：課本P185小練習(xí)1（2）、（3）、（4）、（5）。2.教學(xué)后記：第二課時(shí)、復(fù)習(xí)導(dǎo)入：、講授新課：、本課小結(jié)：、課余作業(yè)：第六章三相交流電路§63、三相交流電路的功率教學(xué)目的1， 了解三相電電功率的概念；掌握三相電路電功率分析與計(jì)算。教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：三相電路電功率分析與計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)：三相電路電功率分析與計(jì)算。教學(xué)方法：講授法教學(xué)時(shí)數(shù)：2課時(shí)授完。教 具：黑板、多媒體課件等。教學(xué)過程：I、復(fù)習(xí)提問：1、單相交流電路有功功率、無功功率和視在功率的概念及計(jì)算公式。三相交流電路功率的計(jì)算是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，在本節(jié)內(nèi)容中只介紹較容易的對稱負(fù)載三相交流電路功率的計(jì)算。II、講授新

20、課：三相負(fù)載的有功功率等于各相功率之和，即P = P1 + P2 + P3Q = Q1 + Q2 + Q3同理，無功功率和視在功率分別為S = S1 + S2 + S3三相負(fù)載對稱時(shí) 另外例題、三相對稱負(fù)載，每相的電阻為6 W，感抗為8 W，接入線電壓為380 V的三相交流電源。試比較星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)兩種接法時(shí)消耗的三相電功率。 解：每相繞組的阻抗為 （1）星形聯(lián)結(jié)時(shí)，負(fù)載的相電壓為 相電流和線電流關(guān)系為 負(fù)載功率因數(shù)所以星形聯(lián)結(jié)時(shí)三相總有功功率為P = U LI Lcos j = ´ 380 ´ 22 ´ 0.6 W = 8.7 kWUP= U L = 380 V（2）若改為三角形聯(lián)結(jié)