三相交流电教案

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1、教师课时授课计划（教案）课时计划副页第 页 共 页时间分配5.1 三相交流电源一、教学目标1、了解三相交流电的产生。2、理解三相正弦量、相序的概念。3、了解中性线的概念。教、教学重点、难点分析重点：1、三相电路中相电压、线电压的关系。难点：同重点。三、教具正弦交流电的产生示教模型；三相交流发电机模型；灵敏电流计； 交流电压表；三相电路示教板；电池；小灯泡；安培表；伏特表等.电化教学设备。四、教学方法演示法、讲授法，多媒体课件。五、教学过程I .导入一、复习提问通过提问讨论的方式共同复习止弦交流电的产生”过程，以及正弦 交流电的重要的参数及表示方法，授 课 内 容提问：1 .在交流电产生的过程中

2、，矩形线圈转到什么位置时线圈中 的电流最大？什么位置电流为零？（线圈平面平行磁感线：中性面）2 .两个完全相同的交流发电机，具矩形线圈也以相同的转速 匀速转动，那么这两个发电机所产生的交变电动势有何异同？（交 变电动势的频率、最大值相同；达到最大值的时刻不同）3 .如果把三个相同的矩形线圈固定在同一轴上，并使之在匀 强磁场中转动，这三个线圈是否都产生电动势？为什么？（产生， 穿过每个线圈回路的磁通量都发生变化）二、引入三相交流电三相交流电路的优点：* 1、三相交流发电机的铁心及电枢磁场较单相发电机利用充分；* 2、作为三相交流电负载的三相电动机比单相电机性能好，易维护, 运转时比单相发电机的振

3、动小；* 3、理论和实践证明：在输电距离、输送功率、电压相等的条件下, 三相输电是单相输电所用导线量的四分之三；* 4、采用三相四线制输电，用户可得两种不同的电压；4 5、工农业生产大量使用交流电动机，三相电动机比单相电动机性 能平稳可靠。图1三相交流发电机原理示意图II.新课三相交流电源：简言之，三相交流电源是三个单相交流电源按一定 方式的组合，这三个单相交流电源的频率相同、 大小相等，相位彼此相 差 120。一、三相交流电动势的产生1 .三相交流电的产生.利用 提问3”引入新课，出示三相交流模型发电机，简介其构造 后，演示三相交变电流的 产生：将三个灵敏电流计 分别接到发电机的三个线 圈上

4、，摇动发电机的线圈， 三个灵敏电流计都将摆 动.归纳实验现象说明： 三个线圈均能产生交变电 动势（电流计指针来回摆 动）.引导学生比较单、 三相交流发电机的异同.（1）单相交流发电机 和三相交流发电机单相发电机：只有一个线圈，产生一个交变电动势。三相发电机：有三个互成120的线圈（分别用U1-U2, V1-V2, W1-W2）,授 课 内 容产生三个交变电动势(对应三个线圈为 eu、ev、ew)每个线圈 产生交变电动势的原理跟单相发电机的原理相同。三相交流发电机 原理示意图如图1。(2)三相交变电流的特点重做三相交变电流产生的演示实验，摇动线圈尽量均匀.让学 生仔细观察三个电流计指针摆动的情况

5、，并让学生思考：三个电流 计指针摆动情况有何异同？它们所反映的三个交变电动势有何异 同？引导学生分析：三个交变电动势的 特点：频率相同、最大值相同、达到最大值的时刻依次落后三分之一周期 的形成原因以eu为参考正弦量，则三相电动势的瞬时表达式为Em sin tEmSin( tEm sin( t(式 6-1)(3)三相交变电流的图像先依据正弦交变电流的图像画出 U相交变电动势的图像，然后让学生 运用之前学习的相位差的知识，在同一坐标系绘出落后T/3和2T/3周期的W相和V相交变电动势的波形图。课时计划副页图2对称三相电动势的波形图和旋转式量图图像直观地表达了三相交变电流各相电动势的异同。三相电动势

6、随时间按正弦规律变化，它们到达最大值（或零值） 的先后顺序，叫做相序。从图2中可以看出，eu超前达最大值，又超前达最大值，这种 U-V-W-U的顺序叫正序，若相序位 U-W-V-U叫负序。二、三相四线 制电源在低压供电系统（市电220V）中常采用三相四线制供电，把三 相绕组的末端U2、V2、W2连结成一个公共端点，叫做中性点（零点）， 用N表示，如图3所示。从中性点引出的导线叫做 中性线（零线）， 用黑色或白色表示。中性线一般是接地的，又叫做地线。从线圈的 首端Ui、Vi、Wi引出的三根导线叫做 相线（俗称火线），分别用黄、 绿、红三种颜色表示。这种供电系统称作三相四线制，用符号“&授课内容时

7、 间 分 配页 共页第1、相电压Up与线电压Ul各相线与中性线之间的电压叫 相电压，分别用表示Uu、Uv、Uw具有效值。 相线与相线之间的电压叫做 线电压，具有效值分别用Uuv、Uvw、Uwu表示。 相电压与线电压参考方向的规定：相电压的正方向是由首端指向中点N,例如电压Uu是由首端U1指向中点 N;线电压的方向，如电压Uuv是由首端U1指向首端V1。端线（火线）中线（零线）2、相电压与线电压之间的关系三相电源Y型联结时的电压旋转式量图，如图4所示。三个相电压大小相2一一, 一等，在相位上相差 0三个相电压互相对称。3课时计划副页第 页 共 页时间分配授 课 内 容图4三相四线制电源电压旋转式

8、量图故两端线U和V之间的线电压应该是两个相应的相电压之差， 即uUVUuUvUvwUvUwuWUuWUu6-2)线电压的大小利用几何关系可求得为Uuv 2Uu cos30 3U U同理可得:U VW 3U VUwu 3Uw课时计划副页第 页 共 页授课内容时间 分配结论：三相电路中线电压的大小是相电压的,用倍，其公式为Ul p（式6-3）可以看出线电压Uuv、Uvw、Uwu分别超前相应的相电压 Uu、Uv、2，一，一，一Uw30 o三个线电压彼此间相左 ,线电压也是对称。3我们平常讲的电源电压为220V,即是指向电压；将电源电压为380V,既是指线电压。III.小结1、对称三相电动势有效值相等

9、，频率相同，各相之间的相位差为2032、三相四线制的相电压和线电压都是对称的。3、线电压是相电压的43倍，线电压的相位超前相应的相电压 一。6教师课时授课计划（教案）课时计划副页5.2三相负载的连接一、教学目标1、掌握三相负载星形的产生。2、理解三相正弦量、相序的概念。3、了解中性线的作用。教、教学重点、难点分析重点：负载为Y和接法的三相对称电路的求解方法。难点：三相电路中相电流、线电流的关系。三、教具电化教学设备。四、教学方法讲授法，多媒体课件。五、教学过程I .复习提问复习上一节所学三相电路中相电压、线电压及其之间的关系。II.新课三相电路中的三相负载，可分为对称三相负载和不对称三相负载。

10、 各相 负载的大小和性质完全相同的教对称三相负载； 各相负载不同的教不对授课内容时 间 分 配页 共页第课时计划副页第 页 共 页时间分配授 课 内 容式中Uyp负载作星形联结时的相电压图1三相负载星形联结的电路称三相负载。在三相电路中，负载有星型（Y型）和三角形（）两种连接方式一、三相负载的星型联结1、连接方式把各相负载的末端连在一起接到三相电源的中性线上，把各相负载的首端分 别接到三相交流电源的三根相线上，这种连接方法叫做三相负载有中性线的星形 联结，用Y0表示。如图1所示。负载星形联结时，具线电压与相电压的关系：U l U yp（式 6 4）2、电路计算负载作星形联结并具有中性线时，三相

11、交流电路的每一相，就是一个单相交流电 路，所以各相电压与电流间数量及相位关系可应用第五章学习的单相交流电路的 方法处理。A.相电流I YP I U IVI wUP（式 65）Zp各相电流之间的相位差为03B.线电流三相负载星形联结，每相负载都用在相线上，相线和负载通过同 个电流，所以各相电流等于各线电流。Il Iyp（式67）C.中性线流过中性线的电流为iN iu iv iw对称负载星形联结，其各相相电流大小相等，相位相差,作旋3转矢量图分析可的，三个相电流的旋转矢量和In 0即三个相电流瞬时值之和为：iN 0一、/汪忠：1、对称负载作星形联结时，In Iu Iv Iw 0中性线电流为零，去掉

12、中性线电路也可正常工作。为此，某些场合 常采用三相三线制电路供电，如三相电动机和三相变压器。2、不对称星形负载的三相电路，In Iu Iv Iw 0中性线电流不为零，中性线不可去掉，要为电流提供通路，必须采 用带中性线的三相四线制供电。更重要的是要保证每相负载两端的电压 等于电源的相电压。中性线的作用就在于使星形联结的不对称负载的相电压对称。为了 保证负载的相电压对称，就不应让中性线断开。因此，中性线内不准接 入熔断器和闸刀开关。二、三相负载的三角形（）联结1、连接方式把三相负载分别接到三相交流电源的每两根相线之间，负载的这种图2三相负载作三角形联结 三角形联结中，相电压与线电压相等。（式 6

13、-8）2、电路计算A.相电流对称三相电源作用下，对称负载的各相电流也使对称的,.UlI UVI VWI WUzUV各相电流间的相位差仍为B.线电流当对称三相负载作三角形联结时，线电流的大小为相电流的J3倍,I L而I P（式 69）其相位关系如图3所示图3对称三角形负载的电流、电压旋转矢课时计划副页第 页 共 页授课内容时间 分配IV.小结1、对称负裁Y形联结在三相四线制电路，线电压 Ul是负载相电压UYP的J3倍，即U L 4 3U ypA.相电流 各相电流大小相等Iyp Iu Iv Iw UH,且相位差Zp为2-。3B.线电流 线电流等于相电流。Il Iyp2、对称负裁形联结负裁做形联结时

14、只能形成三相三线制电路。显然不管负裁是否对称（相等），电路中负载相电压U p都等于线电压Ul,即U p= UlA.相电流 各相相电流大小相等，即Iuv Ivw Iwu 匹，且相 zuv位差为2-。3B.线电流 线电流的大小为相电流的 J3倍，即Il V3I p,线电流滞后对应相电流一。63、中性线的作用。V.作业教师课时授课计划（教案）课时计划副页第 页 共 页时间分配授 课 内 容5.3 三相电路的功率一、教学目标1、掌握三相功率的计算。教、教学重点、难点分析重点：对称三相交流电路功率的计算。难点：同重点。三、教具电化教学设备。四、教学方法讲授法，多媒体课件。五、教学过程I .复习巩固复习上

15、节知识，通过讲解课后习题，复习 三相负载分别作Y联结、 联结时的相电压、相电流、线电压、线电流的关系II.新课三相交流电路中，每一相负载所消耗的功率，可以应用单相正弦交 流电路中学过的方法计算。已知各相电压、相电流及功率因数 入（cos ）的值，则负载消耗总功率为P U u I u COS u U v I v COS v U w I w COS w所以，对称三相交流电路中负载所消耗的总功率可以写成P 3U p I p cos p（式 610）式中 Up负载的相电压，单位是伏特,符号为V;Ip流过负载的相电流，单位是安培,符号为A;相电压与相电流之间的相位差，单位是弧度，符号为rad;P三相负载

16、总的有功功率，单位是瓦特,符号为Wo 由上式可知，对称三相电路总有功功率为一相有功功率的三倍。 实际工作中，测量线电压、线电流较为方便，三相电路总功率常用下式 计算P V3u L IL cos（式 6-II ）一、/ 汪忠：1、对称负载为星形活三角形联结式，线电压是相同的，相电流是不相 等的。三角形联结时的线电流为星形联结时线电流的3倍。仍然是相电压与相电流之间的相位差，而不是线电压与线电流2、之间的相位差。也就是说，功率因数是指每相负载的功率因数。3、同单相交流电路一样，三相负载中既有耗能元件，又有储能元4、三相电路的无功功率为 QV3ULlLSin（式6视在功率为 S 3U lIl（式 6

17、13）三者间的关系为S , P2 Q2（式 614）III .例题讲解，巩固练习【例题】有一对称三相负载，每相电阻为 R = 6 ，电抗X = 8 ,三相电源的线电压为Ul = 380 V。求：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P。cos解：每相阻抗均为|ZR z 0.6162+ 8210,功率因数(1)负载做星形联结时:相电压U ypUl 220 V线电流等于相电流I YL I YP22 A负载的功率PY3UylIyl cos 8.7 kW(2)负载做三角形联结时:相电压等于线电压U p= U l= 380 V,课时计划副页第 页 共 页授课内容时间 分配相电流Il

18、二38AIZ线电流I L= V3 I P= 66 A负载的功率P 3U lI Lcos 26kW为Py的3倍。IV .小结三相负裁的有功功率等于各相功率之和，即P = Pl P2 P3在对称三相电路中，无论负裁是星形联结还是三角形联结，由于各相负载相同、各相电压大小相等、各相电流也相等，所以三相功率为P 3UpIp cosv13U l I l cos其中 为对称负裁的阻抗角，也是负载相电压与相电流之间的相 位差。V .作业课时计划副页第 页 共 页时间分配授 课 内 容5.4安全用电一、教学目标2、了解安全用电常识。3、掌握常用安全用电措施。教、教学重点、难点分析重点：1、安全用电常识及相关防

19、护措施。难点：同重点。三、教具电化教学设备。四、教学方法讲授法，多媒体课件。五、教学过程I .复习巩固复习：我国市电供电电压、频率；三相负载分别作 Y联结、联结 时的相电压、线电压等。随着科学的发展，家用电器大量普及，现代生活已离不开电。但由 于人们缺乏对对安全用电知识的了解， 电气事故不断发生，给国家、个 人带来不可挽回的损失。因此，学习安全用电常识是十分必要的。II.新课一、电气事故1、电流伤害由于违反操作规程，接近或接触带电体，是电流通过人体发生触电 事故，轻者受伤，重者死亡。实践证明，频率为50100Hz的电流最危险。若人体通过50mA的工频电流就会有生命危险。当通过人体的电流为30至

20、40mA,电击时间为l2min,触电者会出现心跳不规律，血压上升，强烈痉挛，知觉 消失。当通过人体的电流为40500mA,电击时间超过0. 1s,触电者 可能发生心室纤颤，知觉消失，以至死亡。触电对人体的伤害程度，主要由通过人体的电流来决定。通过人体 电流的大小与触电电压大小和人体电阻有关。 一般情况下，人体电阻约 为800Q,当皮肤出汗时，电阻还要低。一般情况下，规定36V以下电压为安全电压。如果在金属架或潮湿 的场所工作，那么安全电压等级还要降低，通常为 24V或12V。2、电磁伤害人体在电磁场的作用下，可吸收辐射能量。当电磁场的强度高到一 定数值时，就会对人体组织造成不同程度的伤害。3、

21、静电伤害课时计划副页第 页 共 页授课内容时间 分配静电有对人有利的一面，也有对人们有害的一面，其主要危害后引 起爆炸和火灾，造成电击和影响生产等。因此，在人们不希望肩静电而 出现静电时，就要采取措施，防止它的产生，或使静电小到f 程度， 尽量减少危害。4、电路故障在电路故障发生的同时，可能伴有人身事故或其它事故的发生。例 如，短路故障可能引起火灾或爆炸，架空线的断落可能造成人身伤亡等。5、雷电伤害一次雷电放电电流可达几千安至几百千安，持续时间可达30巧50e具有相等大的破坏力。二、触电方式触电方式指电流流过人体时对人体产生的生理和病理伤害。发生触电的原因很多，常见触电方式肩 单相触电和两相触

22、电。1、单相触电当人的一只手接触到一相带电体时，就会发生单相触电，此类触电 事故约占总触电事故的 75%以上。当低压电网中性点接地时，作用于 人体的电压达220V,触电示意图1。课时计划副页第 页 共 页时间分配授 课 内 容图1单相触电图2两相触电2、两相触电如图2所示，当人的两只手同时接触两相带电的导线时，不论低压 电网的中性点是否接地，都会发生两相触电事故。此时作用于人体的电 压达380V。3、跨步电压触电如图3所示，当带电的电线断落在地面上（或接地点通过导体时）， 地表面上即呈现电位，电位随接地点距离而下降，但人或耕畜的脚与脚 之间同时踩在带有不同电位的地表面两点时， 会引起跨步电压触

23、电，其 最大值可达160V。发生这种触电事故的次数虽然不很多，但因此类触 电而电死耕畜的事故常有发生，人们遇到这种危险场合，应立刻合拢双 脚跳出接地点20m之外，这就可以保障人身安全。图3跨步电压触电图4接触电压触电4、接触电压触电如图4所示，虽然电气设备安装了接地保护装置，但是，由于接地装置布置不合理，造成电位分布不均匀而形成一个电位分布区域， 在此 区域内，人体与带电设备的外壳相接触时，便会发生接触电压触电。接 触电压等于相电压减去人体站立地面电压。人体站立点离接地点越近，则接触电压越小，反之就越大。当站工点距离接地点 20m以外，此时 地面电压趋于零，最大接触电压等于电气设备的对地电压，即 220V三、常用的安全用电防护措施为防止发生触电事故，除注意相线必须进开关，导线与熔体选择合 理外，还必须采取以下防护措施。1、正确安装使用用电设备。2、电气设备的保护接地3、电气设备的保护接零。4、采用各种安全保护用具。III .提问重复重点，巩固练习IV .小结1、常见电气事故。2、常见触电方式及紧急处理方法。3、常用的安全用电防护措施。V .作业