汽车电子电工教案3

浙江公路技师学院«汽车电工电子基础»理论课程教案班级09-10、10-10班专业汽车运用与维修教师姚婷婷2011/2012学年第一学期项目备课笔记首页教师姚婷婷教研组编写日期2011、9、11审批日期项目交流电与交流电路总课时6目的要求应知：掌握三相交流电的特点及星形联接和三角形联接时的基本关系，正确描述相电压、相电流、线电压、线电流等概念应会：理解并能运用三相交流电的基本知识重点应知:能解决三相对称负载的星形、三角形联接问题，会分析简单的三相电路并计算三相电功率应会：分析与计算三相交流电路。难点应知：会用万用表的交流电压挡测量相电压、线电压的数值应会：掌握相电压、线电压的特点。子项目内容课时分配项目备课笔记编写日期2011、9、11审批:日期:授课日期2011、9、262011、9、26班级09-1010-10学生人数3335主讲教师姚婷婷姚婷婷项目三相交流电路课时:理论目的要求1、掌握三相交流电的特点及星形联接和三角形联接时的基本关系2、正确描述相电压、相电流、线电压、线电流等概念重点能解决三相对称负载的星形、三角形联接问题，会分析简单的三相电路并计算三相电功率难点会用万用表的交流电压挡测量相电压、线电压的数值报书设计三、三相交流电路1三相交流电2三相绕组的联接3三相负载的星形联接4三相负载的三角形联接问题5三相电路的功率教学过程:教学组织及安全教育：---------------------------提问：1、汽车中有没有遇到过三相交流电？2、知道汽车中发电机是直流电还是交流电？3、三相中有绕组和负载你们知道吗？4、区分三相对称交流电？5、三相对称交流电每一相之间相差多少度？新授:1三相交流电路工业及民用交流电的产生、输送、分配几乎全部采用三相制。1．三相交流电三相交流电动势是由三相交流发电机产生的。图2-17是三相交流发电机的原理示意图。三组完全相同的线圈U1-U2，V1-V2，W1-W2(定子电枢绕组)放置在彼此间隔120°的发电机定子铁心凹槽里固定不动。转子铁心上绕有励磁绕组，通人直流电后产生磁场，该磁场磁感应强度在定子与转子之间的气隙中按正弦规律分布。当转子由原动机带动，并以角速度ω匀速顺时针旋转时，每个定子绕组(称相)依次切割磁力线产生频率相同、幅值相同的正弦电动势eU、eV、eW，但相位角依次相差120°，以U相为参考表示为用相量表示：图2-17三相交流发电机的原理示意图1-定子绕组2-定子铁心3-磁极(转子)4-励磁绕组a)波形图b)相量图图2-18三相电动势的正弦波形图及相量图波形图和相量图如图2-18所示，三相交流电达到最大值的先后顺序称为相序，图中的相序为U—V—W。三相电动势的幅值相等，频率相同，彼此间的相位差也相等，这种电动势称为对称电动势。显然他们的瞬时值之和或相量之和均为0。2．三相绕组的联接通常用到的发电机三相绕组的接法通常如图（2-19a)所示，即将三个末端联在一起，这一连接点称为中点或零点，用N表示。这种联接方法称为星形连接。从中点引出的导线称为中线，从始端A、B、C引出的三根导线L1、L2、L3称为相线或端线，俗称火线。a)发电机三相绕组的接法；b)发电机三相电压相量图图2-19发电机的星形连接及其电压相量图在图（2-19a)中，每相始端与末端间的电压，亦即火线与中线间的电压，称为相电压，其有效值用UA、UB、Uc或一般地用UP表示。而任意两始端间的电压，亦即两火线间的电压，称为线电压，其有效值用UAB、UBC、UCA或一般地用Ul表示。各项电动势的正方向，如前所述，选定为自绕组的末端指向始端，相电压的正方向选定为自末端指向始端(中点)；线电压的正方向，例如UAB是指A端指向B端，即端线L1与L2之间的电压。当发电机的绕组联成星形时，相电压和线电压显然是不相等的。现在来确定它们之间的关系，在图（2-19b)中，A、B两点间的电压的瞬时值等于A相电压和B相电压之差，即UAB＝UA－UB同理得到UBC＝UB－UcUCA＝Uc－UA由于发电机绕组上的内阻抗电压降低与相电压比较是很小的，可以忽略不计。于是相电压和对应的电动势基本上相等，因此可以认为相电压同电动势一样，也是对称的，故由相电压而得出的线电压也是对称的，在相位上比相应的相电压越前30°。至于线电压和相电压在大小上的关系也很容易从相量图上得出Ul＝UPcos30°＝UP由此得Ul＝UP(2-51)发电机(或变压器)的绕组在联成星形时，可引出四根导线(三相四线制)，这样就有可能给予负载两种电压。通常在低压配电系统中相电压为220V，线电压为380V。发电机(或变压器)的绕组在联成星形时，不一定都引出中线。3三相负载的联接方法日常使用的各种电器根据其特点可分为单相负载和三相负载两大类。照明灯、电扇、电烙铁和单相电动机等都属于单相负载。三相交流电动机、三相电炉等三相用电器属于三相负载。另外分别接在各相电路上的三组单相用电器也可以组成三相负载。三相负载的阻抗相同(数值相等，性质一样)则称为三相对称负载，反之称为不对称负载。三相负载有Y形和△形两种联接方法，各有其特点，适用于不同的场合，应注意不要搞错，否则会酿成事故。1．三相对称负载的Y形联接该电路的基本联接方法如图2-29a)所示，三相交流电源(变压器输出或交流发电机输出)有三根火线接头A、B、C，一根中性线接头N。火线与中性线之间的相电压为220V。对于三相对称负载，只需接三根火线，中性线悬空得到图2-29b)。图2-29对成负载的Y联接该电路具有如下特点：1)由于三相负载对称，在三相对称电压的作用下负载中的三相电流也是对称的，而三相对称电流的和为零(矢量和)，所以不需接中线，三相电流依靠端线和负载互成回路。由于电路是对称的，故电路的计算可以简化为单相电路的计算。2)各相负载承受的电压为电源的相电压，大小为220V。3)各相负载的线电流Il与相电流Ip相等，即：Il＝Ip＝UP／ZP，式中ZP为每相负载阻抗。4)各相支路中电压与电流的相位差相等，大小为φP＝cos-1R／Z。5)各相负载取用的功率相等，电路的总功率为P＝3UPIPcosφP。举例：例2-122.三相不对称负载的Y形联接工程实际使用中遇到的问题是将许多单相负载分成容量大致相等的三相，分别接到三相电源上，这样构成的三相负载通常是不对称的。对于这种电路，需要使用三相四线制，如图（2-29a）所示。该电路具有如下特点：由于三相负载不对称，三相电流也不对称，其三相电流的和不为零，必须引一根中线供电流不对称部分流过，即必须用三相四线制。由于中性线的作用，电路构成了相互独立的回路。不论负载有无变动，各相负载承受的电源相电压不变，从而保证了各相负载的正常工作。如果没有中线，或者中线断开了，虽然电源的线电压不变，但各相负载承受的电压不再对称。有的相电压增高了，有的相电压降低了。这样不但使负载不能正常工作，有时还会造成事故。一般情况下，中线电流小于端线电流，通常取中线的横截面积小于端线的横截面积。通过分析得到，三相不对称负载的各相支路的计算需要分别进行。总结：三相交流电路中，三相负载有星形和三角形两种联结方法。对于对称三相电路，线电压与相电压、线电流与相电流及三相电路的功率有简单的计算关系。在三相四线制系统中，普遍存在的是大量不对称三相负载，应特别注意中性线的作用与意义。复习：1、什么是三相负载、单相负载和单相负载的三相联接？2、为什么中性线中不接开关，也不接入熔断器3．三相负载的三角形联接当用电设备的额定电压为380V时，负载电路应按△形联接。△联接的电路如图2-33所示。图2-33三相负载的三角形联接该电路的特点是：1)△形联接没有零线，只能配接三相三线制电源，无论负载平衡与否各相负载承受的电压均为线电压380V；2)各相负载与电源之间独自构成回路，互不干扰；3)各相负载的相电流为：Ip＝UP／｜Z｜＝Ul／｜Z｜;4)在△形联接的各端点上均有三条支路，所以线电流Il不等于相电流Ip，当三相负载对称时，三个相电流和三个线电流都对称，两者之间的关系为：Il＝Ip5)设每相负载阻抗角为φP，如果负载对称，则电路取用的总有功功率为：P＝3UPIpCOSφP＝3UPIp／cosφP＝UlIlcosφP(2-52)式(2-52)对于对称星形负载也是适应的,读者可自行推导,或参看其他书籍。当负载不对称时：P＝PA＋PB＋PC(2-53)4三相电路的功率1．有功功率三相负载总的有功功率等于各相有功功率之和P=P1+P2+P3若负载对称，则P=3PP=3UPIPcosΨP（2-54）（1）当对称负载作星形联接时：（2）当对称负载作三角形联接时：2．无功功率3．视在功率*三相电路同样具有无功功率和视在功率,其对称负载的无功功率和视在功率不管是星形还是确形联接均可用以下两式计算，式中的φ为第相阻抗的阻抗角。LLPPIUIUS333sinLLQUI（2-59）3LLSUI（2-60）三相电源的视在功率一般称为电源的容量。总结：1、△形联接没有零线，只能配接三相三线制电源，无论负载平衡与否各相负载承受的电压均为线电压380V；2、各相负载与电源之间独自构成回路，互不干扰；3)各相负载的相电流为：Ip＝UP／｜Z｜＝Ul／｜Z｜;3、在△形联接的各端点上均有三条支路，所以线电流Il不等于相电流Ip，当三相负载对称时，三个相电流和三个线电流都对称，两者之间的关系为：Il＝Ip4、设每相负载阻抗角为φP，如果负载对称，则电路取用的总有功功率为：P＝3UPIpCOSφP＝3UPIp／cosφP＝UlIlcosφP作业：59页填空题1、2、3、4、5预习：单元四：磁路与变压器