第六章三相交流电路

1、岳阳县职业中专电子专业电工技术基础备课授课者：李晔第 六 章第 课时课题1、三相交流电源（1）课型新授教学目的1、了解三相交流电源的产生和特点；2、掌握三相四线制电源的线电压和相电压的关系。3、培养学生实事求是的专业能力，综合分析能力和运用专业知识解决实际问题的能力。4、培养学生学习专业的兴趣，激发学习专业的热情。教学重点三相四线制电源的线电压和相电压的关系。教学难点三相四线制电源的线电压和相电压的关系。教学方法讲授法教学内容：复习导入：1、单相正弦交流电的产生方式是什么？2、正弦交流电有哪几种表示方法？这节课我们来研究在电能的生产、输送及分配中起着重要作用的一个角色三相交流电源讲授新课：三相

2、交流电源：是由3个等幅值、同频率、初相依次相差120°的单相正弦交流电源按一定方式连接而成。 一、三相交流电动势的产生1、产生：（1）由三相交流发电机产生的（2）结构：定子（磁极）转子绕组（线圈、电枢）U1U2、V1V2、W1W2 U1、V1、W1 绕组的始端（首端），电源的正极性端 U2、V2、W2 绕组的终端（末端），电源的负极性端 （3）每个转子绕组称为一相，各相绕组匝数相等、结构相同、空间位置相差120°。2、三相对称电源电动势（1）瞬时表达式： 它们同频、等幅、相位互差120º，故叫对称三相电动势 e1=Emsin t e2=Emsin(t120

3、6;) e3=Emsin(t120º) （2）波形图和相量图由相量图可知：所以：e1+e2+e3=03、相序：三个电动势到达最大值或零的先后次序U>V>W这样的相序为正序或顺序。 二、三相电源的联接 在三相电路中，电源一般有两种接法：Y形（星形）和形（三角形），我们现在来研究电源的星形联接（Y）。1、基本概念：（1）三相发电机每相绕组均是一个独立的电源；（2）三相电源的星形联接形式：将三个绕组的末端接在一起（3）公共点（N）：中点、零点：三个末端的联接点（4）中线：中点引出的线（地线）。如：NN线 （5）端线：始端引出的线（火线、相线）。 （6）输电方式： 三相四线制：由

4、三根相线和一根中线组成，用于低压配电； 三相三线制：只有三根相线组成，用于高压输电（7）相电压：定义：每相绕组的始端与末端之间的电压或端线与中线间的电压。符号：u1、u2、u3通符：up关系：u1、u2、u3三者之间同频、等幅、相位互差120°有效值：U1、U2、U3，通符：UP（8）线电压：定义：任意两相绕组的始端与始端之间的电压或相线与相线间的电压。符号：u12、u23、u31通符：Ul关系：u12、u23、u31三者之间同频、等幅、相位互差120°有效值：U12、U23、U31，通符：UL2、线电压与相电压之间的关系：（1）电压方向规定：电动势方向：从绕组的末端指向始

5、端相电压方向：从绕组的始端指向末端线电压方向：由相序确定（2）大小关系：u12=u1-u2 方向U1端指向V1端u23=u2-u3 方向V1端指向W1端u31=u3-u1 方向W1端指向U1端即：（3）相量图：结论：（1）线电压等于Ö3倍的相电压，即UlÖ3Up；（2）各线电压超前对应的相电压30°；（3）各线电压之间同频、等幅、相位互差120°。3、通常所说的380V、220V的电压是指电源成星形联接时的线电压和相电压的有效值。小结：1、概念；2、对称三相电源的相电压、线电压之间的大小和相位关系。课堂作业：课本P231页复习思考题1、2；习题1。课后记

6、：第 六 章第 课时课题2、三相负载的连接1课型新授教学目的1、掌握三相对称负载星形接法和三角形接法时，负载相电压和线电压、相电流和线电流的关系；2、理解中线的作用；3、熟练掌握对称三相电路的分析与计算。4、培养学生学习专业的兴趣，激发学习专业的热情。教学重点对称负载星形接法和三角形接法时，负载相电压和线电压、相电流和线电流的关系。教学难点熟练掌握对称三相电路的分析与计算。教学方法讲授法教学内容：复习导入：1、 标出三相电源作星形联接时下图中对应的各相电压、线电压、相线、中线。2、电源线电压与相电压之间的关系是什么？讲授新课：一、基本概念1、负载用电器2、负载按对电源的要求可分为：单相和三相负

7、载3、单相负载：只需要单相电源供电4、三相负载：同时需要三相电源供电5、三相对称负载：指每相负载的电阻、电抗相等，负载的性质也相同。6、负载联接的要求：负载所承受的电压等于它的负载的额定电压。7、负载联接方式：星形联接和三角形联接二、负载的星形联接1、条件：每负载的额定电压等于电源线电压的（或等于电源的相电压）时，负载应作星形联接。2、三相负载的星形联结：每相负载分别接入各相电路中（即接在相线与中线之间）3、电压关系：（负载两端的电压叫负载的相电压）（1）负载相电压UYP等于电源相电压UP：即UYP = UP（2）电源线电压UL等于负载相电压UYP的倍，即UL =UYP（3）电源线电压UL超前

8、对应电源相电压UP一个30°的相位角，故电源线电压UL超前对应负载相电压UYP一个30°的相位角4、电流关系：（1）线电流：流过每根相线的电流方向：电源指向负载符号：I1、I2、I3，一般用IYL（2）相电流：流过每相负载的电流方向：与相电压方向一致，即从相线指向中线符号：IYP（3）中线电流：流过中线的电流方向：负载中点N指向电源的中点N符号：IN（4）电流关系：a、负载的相电流IYP等于线电流IYL，即IYL = IYPb、三相负载对称时，、|Z1|=|Z2|=|Z3|=|ZP|、各相电流均相等：I1=I2=I3=IP=、各相电流与相电压的相位差相等：1=2=3=P=a

9、rccos、各相电流(或各线电流)振幅相等、频率相同、相位彼此相差120°，且各相电流的相量和等于零。、中线电流为零，所以中线可以去掉，三相四线制就变成了三相三线制电路。c、三相负载不对称时，即|Z1|Z2|Z3|、无论负载对称还是不对称，各线电流等于对应的相电流；、无论负载对称还是不对称，各负载的相电压等于对应的电源的相电压；、各相电流各自单独应用欧姆定律IP=；、各相电流不再对称（仅频率不变、不等幅、相位也不互差120°），故相量和不再等于零了；、中线电流不再为零，所以中线不可省掉；、中线的措施：不准安装熔丝和开关，一般采用钢芯导线加强机械强度以免断开，或尽量使负载平衡

10、（对称）以减小中线电流。5、中线作用：（1）保证各相负载单独供电；（2）可提供两种不同的电压：线电压和相电压。例题分析：课本P223页例题（略）课堂小结：布置作业：1、 预习下半部分内容。小结：1、负载作星形联接的条件；2、负载作星形联接时的各电压、电流的关系。课堂作业：复习；课堂作业：课本P231页习题2、3课后记：第 六 章第 课时课题3、三相负载的连接2课型新授教学目的1、掌握三相对称负载星形接法和三角形接法时，负载相电压和线电压、相电流和线电流的关系；2、理解中线的作用；3、熟练掌握对称三相电路的分析与计算。4、培养学生学习专业的兴趣，激发学习专业的热情。教学重点对称负载星形接法和三角

11、形接法时，负载相电压和线电压、相电流和线电流的关系。教学难点熟练掌握对称三相电路的分析与计算。教学方法讲授法教学内容：组织教学复习导入1、 负载作星形联接的条件是什么？2、 负载作星形联接时的各电压、电流的关系是什么？讲授新课二、负载的三角形联结1、条件：每负载的额定电压等于电源线电压时，负载应作三角形联接。2、负载做 D 形联结：各相负载分别接在两根相线之间，只能形成三相三线制电路，2、 电压关系：不管负载是否对称(相等)，电路中负载相电压UDP都等于线电压UL，即 UDP = UL4、电流关系：（1）三相负载对称时，即各相负载完全相同；a、负载的相电流为b、各相电流与相电压的相位差相等：1

12、=2=3=P=rcosc、三个相电流（线电流）之间振幅相等、频率相同、相位彼此相差120°d、相电流的方向：与线电压方向一致，由相序决定，一般是UVW的顺序；e、线电流与相电流关系： i1=i12-i31 i2=i23-i12 i3=i31-i23f、各线电流IDL等于相电流IDP的倍，即 各线电流滞后对应相电流一个30°的相位角（2）不对称负载：相电压UDP都等于线电压UL，即 UDP = UL各个相电流各自利用欧姆定律单独进行运算，且三个相电流不再具有等幅、相位 互差120°的关系仅同频。三、负载如何联接： 看电源如何提供给负载的额定电压电源的线电压等于负载的

13、额定电压时，负载作三角形联接；电源的相电压等于负载的额定电压时，负载作星形联接。例题分析：课本例题（略）巩固练习 课本习题P232页4课堂小结：1、负载作三角形联接的条件；2、负载作三角形联接时的各电压、电流的关系。布置作业：1、 复习；2、 课堂作业；预习。课后记：第 六 章第 课时课题4、三相电路的功率课型新授教学目的1、 掌握三相对称负载的功率计算。2、 培养学生的综合分析问题和解决问题的能力教学重点对称负载两种接法的三种功率及功率因数的计算。教学难点三种功率的关系。教学方法讲授法复习导入试写出单相正弦交流电路的各种功率表达式及功率因数的表达式。那么在三相电路中，功率又该如何计算？讲授新

14、课：1、三相负载的功率等于各相功率之和：P = P1 + P2 + P3Q = Q1 + Q2 + Q3S = S1 + S2 + S32、三相对称负载的功率PP = P1 = P2= P3QP = Q1 = Q2 = Q3SP = S1= S2 = S3（1）UP每相负载的端电压即负载的相电压；IP流过每相负载的相电流；每相负载的相电压与相电流的相位差（2）负载作星形联接时UYP = UL / IYP = IYL UL电源的线电压；IYL星形联接时的线电流；仍为每相负载的相电压与相电流的相位差（3）负载作三角形联接时UP = UL IP = IL/ UL电源的线电压；IL三角形联接时的线电流

15、；仍为每相负载的相电压与相电流的相位差综上：其中 jP 为对称负载的阻抗角，也是负载相电压与相电流之间的相位差。计算时应注意不同联接时的线电流要分别计算。其中： （4）三相电路的功率因数为例题分析【例】有一对称三相负载，每相电阻为R=6W，电抗X=8W，三相电源的线电压为UL =380V。求：(1) 负载做星形联结时的功率PY；(2) 负载做三角形联结时的功率PD。解：每相阻抗均为，功率因数 (1) 负载做星形联结时：相电压 线电流等于相电流 负载的功率 (2) 负载做三角形联结时：相电压等于线电压 UDP = UDL= 380 V，相电流 线电流 IDL=IDP= 66 A负载的功率 为PY

16、的3倍。3、在相同的线电压下，负载作三角形联接的有功功率是星形联接的有功功率的三倍。（线电流、无功功率、视在功率也有同样的结论）巩固练习 课本习题P232页5、6、7、8、9、10课堂小结：负载作两种联接时的各种功率计算方法。布置作业：复习；课堂作业课后记：第 六 章第 课时课题5、三相异步电动机（1）课型新授教学目的1. 掌握三相异步电动机构造、工作原理，并熟悉它的铭牌数据的意义2. 培养学生实事求是的专业能力，综合分析能力和运用专业知识解决实际问题的能力。3. 培养学生学习专业的兴趣，激发学习专业的热情。教学重点三相电机的构造及工作原理。教学难点旋转磁场的产生教学方法讲授法组织教学：复习导

17、入：1、变压器的工作原理是什么？2、变压器有哪些用途？下面再来学习一种常用的工厂电气设备中的重要器件三相异步电动机讲授新课：原理：电磁感应能的转化：将电能转化为机械能输出机械转矩分类：按电流分为：直流电动机和交流电动机交流电动机按电源的相数又分为单相和三相电动机三相电动机又分为同步和异步电动机特点：结构简单、工作可靠、使用和维修方便。一、异步电动机的构造图11-13 三相异步电动机的构造图11-14定子绕组的星形和三角形连接图电动机由定子和转子两个基本部分组成，如图11-13所示。1定子三相异步电动机的定子由机座、铁心和定子绕组组成。定子绕组是电动机的电路部分，由三相对称绕组组成，按一定规则连

18、接，有六个出线端。即U1-U2、V1-V2、W1-W2接到机座的接线盒中，定子绕组接成星形或三角形。图11-14(a)是定子绕组的星形连接图；图11-14(b)是定子绕组的三角形连接图。2转子转子是异步电动机的旋转部分，由转轴、转子铁心和转子绕组三部分组成，其作用是输出机械转矩。跟据构造的不同，转子绕组分为绕线式和笼型两种，图11-15 (a)所示为笼型绕组，(b)为铸铝的笼型转子。图11-16 三相绕组电流的波形图图11-15 笼型绕组及转子二、旋转磁场1旋转磁场的产生将对称三相电流通入在空间彼此相差120°的作星形连接的三个相同的定子绕组中，就能产生与电流有相同角速度的旋转磁场(

19、即交流电变化一周，旋转磁场在空间也旋转一周)。2、产生过程设三相电流为： i1=Imsin(w t)i2 = Imsin(w t 120°)i3 = Imsin(w t + 120°)其波形如图11-16所示。图11-17 旋转磁场的产生根据电流的磁效应，在三相绕组的空间上就会产生旋转磁场，如图11-7所示，为方便分析，规定电流为正值时，电流从线圈的首端(即U1、V1和W1)流向末端(即U2、V2和W2)。图中首端用 Ä 表示，末端用 表示，反之电流由末端流向首端。取w t = 0°、90°、180°、270°和360

20、76;五个瞬间，依次的标出电流的方向，由右手螺旋法则确定磁场的方向。w t = 0°时，磁场方向由右指向左；w t = 90°时，磁场的方向垂直向上；w t = 180°、270°和360°时，磁场的方向分别向右、向下和向左，顺时针旋转一周，分别如图11-7(a)、(b)、(c)、(d)和(e)所示。3、旋转磁场的反转（1）旋转磁场方向与三相电源的相序一致；（2）只要把接到三相绕组上的两根电源线任意对调，即改变电源的相序，就可实现旋转磁场的反转。（3）异步电动机的转向控制就可根据旋转磁场方向来实现。课堂小结：1、三相异步电动机由哪几部分组成；2

21、、三相异步电动机工作原理；布置作业：1、复习；2、课堂作业 课本P264页习题9课后记：第 六 章第 课时课题6、三相异步电动机（2）课型新授教学目的1、掌握三相异步电动机构造、工作原理，并熟悉它的铭牌数据的意义2、培养学生实事求是的专业能力，综合分析能力和运用专业知识解决实际问题的能力。3、培养学生学习专业的兴趣，激发学习专业的热情。教学重点工作原理。教学难点工作原理。教学方法讲授法组织教学：复习导入：1、 我们上节课已经学习了电机的构造2、 已经知道旋转磁场的产生下面再来学习三相异步电动机工作原理：讲授新课：三、三相异步电动机的工作原理1、工作原理： 将对称三相电流通入三相对称定子绕组产生

22、旋转磁场，旋转磁场与静止的闭合的转子绕组存在相对运动，相当于转子绕组在磁场中切割磁力线产生感应电流，感应电流又在磁场中受到旋转磁场的磁场力的作用，形成电磁转矩，于是转子在电磁转矩作用下，沿旋转磁场的方向旋转起来。2、必要条件：异步电动机的转速n必须小于旋转磁场的转速n0。 异步由此而得名 电磁感应感应电动机四、三相异步电动机的极数与转速1、三相异步电动机的极数就是放置磁场的极数。2、旋转磁场的极数和三相绕组的安排有关。（1）每相绕组只有一个线圈，始端相差120°，旋转磁场具有一对极，磁极对数P=1（相当于一对磁极）（2）每相绕组有二个线圈，始端相差60°，旋转磁场具有二对极

23、，磁极对数P=2（相当于二对磁极）（3）每相绕组有三个线圈，始端相差40°，旋转磁场具有三对极，磁极对数P=3（相当于三对磁极）3、旋转磁场的转速取决于磁场的极数。（1）旋转磁场具有一对磁极，若用p表示磁极对数，则p = 1。电流变化一个周期，旋转磁场也转动一周。若交流电的频率为f，则旋转磁场的转速n0 = 60 f (r/min)（2）磁极对数p = 2时，交流电变化一周，旋转磁场转动周，依次类推当旋转磁场具有p对磁极时，交流电变化一周，旋转磁场转动周。因此交流电频率为f，磁极对数为p，则旋转磁场的转速为式中n0又称为同步转速强调：旋转磁场的转速取决于交流电的频率和磁极对数4、转差

24、率S：表示电动机转速n与旋转磁场的转速n0相差的程度。或 n = (1 s) n0巩固练习：课本P264页习题10课堂小结：1、三相异步电动机工作原理；2、旋转磁场的转速、转差率；布置作业：1、复习；2、课堂作业 课本P264页习题103、预习下一节内容课后记：第 六 章第 课时课题7、三相异步电动机（3）课型新授教学目的1、 掌握三相异步电动机构造、工作原理，并熟悉它的铭牌数据的意义2、 培养学生实事求是的专业能力，综合分析能力和运用专业知识解决实际问题的能力。3、 培养学生学习专业的兴趣，激发学习专业的热情。教学重点铭牌数据意义教学难点铭牌数据意义教学方法讲授法组织教学：复习导入：1、电动

25、机的工作原理是什么？2、同步转速、转子转速、转差率是什么？下面再来学习三相异步电动机的铭牌数据意义讲授新课：五、异步电动机的铭牌三相异步电动机型号 Y132M4 功率 7.5KW 频率 50HZ电压 380V 电流 15.4A 接法 转速 1440r/min 绝缘等级 B 工作方式 连续 年 月 日 编号 电机厂 表11-1 三相异步电动机的铭牌1、型号： 代号机座中心高机座长度代号磁极数（不是磁极对数）2、电压：额定运行时定子绕组上应加的线电压3、电流：额定运行时定子绕组上应加的线电流4、功率和效率： 功率：额定运行时轴上输出的机械功率 输入功率=输出功率+功率损耗效率：输出功率与输入功率的百分比5、功率因数： 电动机为电感性负载 三相异步电动机功率因数较低，应选择合适的容量，防“大马拉小车”6、绝缘等级： 是按电动机绕组所用的绝缘材料在使用时容许的极限温度来分级的 极限温度：电动机绝缘结构中最热点的最高容许温度。 分三级：A极105°，E极120°，B极130°。7、接法： 电压：380V，接法表明每相定子绕组的额定电压是380V，当电源线电压为380V时，定子绕组应接成 电压：380V/220V，接法Y/表明每相定子绕组的额定电压是220V，当电源线电压为380V时，定子绕组应接成Y，当电源线电压为