三相交流电路

1授课题目三相交流电路授课类型新授课首次授课时间学时2教学目标1、理解交流电动势的产生2、掌握三相电源的连接重点与难点1)电动势的产生2、三相电源的连接教学手段与方法课堂讲授，辅以多媒体电子课件教学过程：（包括授课思路、过程设计、讲解要点及各部分具体内容、时间分配等）【授课思路】本节课学生要有电磁方面的物理知识，在讲解与物理知识有关的内容时，先领着学生将以前学过的物理知识复习一下，然后引导学生利用相关物理知识解决遇到的问题，讲解过程中要注意学生的反映，注意与学生多交流。注意教师为主导，学生为主体的教学理念。引导学生积极参与本节课的教学。【过程设计】在课堂中，可以穿插一些较为实用的的举例，能够与实际相联系。注意理论联系实际的方法，启发学生的抽象思维，激发学生的学习兴趣。为上好这一节课，还要注意讲练结合、理论联系实际。【讲解要点】1、理解交流电动势的产生2、掌握三相电源的连接【导入新课】目前，电能的产生、输送和分配，基本都采用三相交流电路。【出示目标】1、理解直流电动机的各种平衡方程式2、理解直流电动机的运行特性及工作特性【具体内容】三相交流电路1、三相交流电动势的定义：三相交流电路就是由三个频率相同，最大值相等，相位上互差120º电角的正弦电动势组成的电路。这样的三个电动势称为三相对称电动势。2、广泛应用三相交流电路的原因，是因为它具有以下优点：学生活动学生思考理解三相交流电动势的概念2(1)在相同体积下，三相发电机输出功率比单相发电机大；(2)在输送功率相等、电压相同、输电距离和线路损耗都相同的情况下，三相制输电比单相输电节省输电线材料，输电成本低；(3)与单相电动机相比，三相电动机结构简单，价格低廉，性能良好，维护使用方便。目前，三相交流电路虽己得到广泛的应用，但在输送交流电的过程中，由于电流的交变引起周围磁场的变化，造成对周围通讯线路的干扰，而且输电线路上的损耗仍比较大，因此出现了采用输送高压直流电来代替输送交流电的趋势。输送高压直流电，就是将发电机发出的三相交流电升压后，整流成高压直流电，经输电线路输送到终端后，再将高压直流电逆变成三相交流电，降压后供用户使用。从葛洲坝到上海的输电线路，便是采用了这种形式。一、三相交流电动势的产生在三相交流发电机中，定子上嵌有三个具有相同匝数和尺寸的绕组AX、BY、CZ。其中A、B、C分别为三个绕组的首端，X、Y、Z分别为绕组的末端。绕组在空间的位置彼此相差120º(两极电机)。当转子磁场在空间按正弦规律分布、转子恒速旋转时，三相绕组中将感应出三相正弦电动势eA,eB,eC，分别称作A相电动势、B相电动势和C相电动势。它们的频率相同，振幅相等，相位上互差120º电角。规定三相电动势的正方向是从绕组的末端指向首端。三相电动势的瞬时值为eA＝Emsinωt理解三相交流电动势的形成3eB＝Emsin(ωt-120o)eC＝Emsin(ωt-240o)＝Emsin(ωt+120o)波形图、矢量图分别如图2-20(a)、(b)所示。任一瞬时，三相对称电动势之和为零，即eA+eB+eC＝O二、三相电源的连接三相发电机的三个绕组连接方式有两种，一种叫星形(Y)接法，另一种叫三角形（△）接法。1．星形(Y)接法若将电源的三个绕组末端X、Y、Z连在一点O，而将三个首端作为输出端，如图2-21所示，则这种连接方式称为星形接法。在星形接法中，末端连接点称作中点，中点的引出线称为中线(或零线)，三绕组首端的引出线称作端线或相线(俗称火线)。这种从电源引出四根线的供电方式称为三相四线制。在三相四线制中，端线与中线之间的电压uA、uB、uC称为相电压，它们的有效值用UA、UB、UC或U相表示。当忽略电源内阻抗时，UA＝EA，UB＝EB，UC＝EC，且相位上互差120o电角，所以三相EC120ºEA120º120ºEB图2-20（b）矢量图eAeBeCOωt图2-20（a）三相电动势波形图4相电压是对称的。规定U相的正方向是从端线指向中线。在三相四线制中，任意两根相线之间的电压uAB、uBC、uCA、称作线电压，其有效值用UAB、UBC、UCA或U线表示，规定正方向由脚标字母的先后顺序标明。例如，线电压UAB的正方向是由A指向B，书写时顺序不能颠倒，否则相位上相差180o。从接线图2-21中可得出线电压和相电压之间的关系，其对应的矢量式为：UAB=UA–UBUBC=UB–UCUCA=UC–UA根据矢量表示式可画出三相四线制的电压矢量图,如图2-22所示。从矢量图的几何关系可求得线电压有效值为UAB=2UAcos30º=3UAUBC=3UBUCA=3UC或U线=3U相式中；U线——三相对称电源线电压；U相——三相对称电源相电压。从矢量图还可得出，三个线电压在相位上互差120º，故线电压也是AAuAuABuCAeAXOOeCZYuBCeBBuCuBCBC图2-21三相电源星形接法-UAUCUABUCA-UBUAUBUBC-UC图2-22三相电源星形接法电压矢量图5对称的。星形连接的三相电源，有时只引出三根端线，不引出中线。这种供电方式称作三相三线制。它只能提供线电压，主要在高压输电时采用。例2.9已知三相交流电源相电压U相＝220V，求线电压U线。解：线电压U线=3U相=3×220≈380V由此可见，我们平日所用的220V电压是指相电压，即火线和中线之间的电压，380V电压是指火线和火线之间的电压，即线电压。所以，三相四线制供电方式可给我们提供两种电压。2．三相电源的三角形连接(△)接法除了星形连接以外，电源的三个绕组还可以连接成三角形。即把一相绕组的首端与另一相绕组的末端依次连接，再从三个接点处分别引出端线，如图2-23所示。按这种接法，在三相绕组闭合回路中，有eA+eB+eC＝O所以回路中无环路电流。若有一相绕组首末端接错，则在三相绕组中将产生很大环流，致使发电机烧毁。发电机绕组很少用三角形接法，但作为三相电源用的三相变压器绕组，星形和三角形两种接法都会用到。A(Z)A-+eAuABeC-B(X)uCAB++uBCC(Y)-eBC图2-23三相电源三角形接法6