三相交流电路
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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120。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:
(1)在相同体积下,三相发电机输出功率比单相发电机大; 学生
活动
学生思考
理解三相
交流电动
势的概念 (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。输送髙压直流电,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。 从洲坝到的输电线路,便是釆用了这种形式。
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、CZo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120。(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120。 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=Emsin3 t
eB = Emsin (3 tT20o) 理解三相
交流电动
势的形成 eC = Emsin (3 t~240o)
= Emsin(3 t+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 = ()
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0,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nA、uB、uC称为相电压, 它们的有效值用UA、UB、UC或U相表示。当忽略电源阻抗时,UA =
EA, UB = EB, UC=EC,且相位上互差120。电角,所以三相相电压是 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、LBC. 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180oo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 - UB
UBC = UB - UC
UCA 二 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 = 2UAcos30^ =、你 UA
UBC =巧 UB
UCA =、庁 UC
或U线二 石U相 式中;u线一一三相对称电源线电压;
从矢量图还可得出,三个线电压在相位上互差120。,故线电压也 是对称的。 U相——三相对称电源相电压。 -UA 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11相=220V,求线电压U线。
解:线电压
U 线二 相二馅 X220 心 380V
由此可见,我们平日所用的220 V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 = 0
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。
图2-23三相电源三角形接法
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。