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浙江公路技師學院 汽車電工電子基礎 理論課程教案 班級 09-10、10-10 班 專業(yè) 汽車運用與維修 教師 姚婷婷 2011/2012學年第一學期 項目備課筆記首頁 教 師 姚婷婷 教 研 組 編寫日期 2011、9、11 審批日期 項 目 交流電與交流電路 總課時 6 目的要求 應知：掌握三相交流電的特點及星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接時的基本關系，正確描述相電壓、相電流、線電壓、線電流等概念 應會：理解并能運用三相交流電的基本知識 重 點 應知: 能解決三相對稱負載的星形、三角形聯(lián)接問題，會分析簡單的三相電路并計算三相電功率 應會：分析與計算三相交流電路。 難 點 應知：會用萬用表的交流電壓擋測量相電壓、線電壓的數(shù)值 應會：掌握相電壓、線電壓的特點。 子項目 內(nèi) 容 課時分配 項目備課筆記 編寫日期 2011、9、11 審批: 日期: 授課日期 2011、9、26 2011、9、26 班 級 09-10 10-10 學生人數(shù) 33 35 主講教師 姚婷婷 姚婷婷 項目 三相交流電路 課時: 理論 目的要求 1、掌握三相交流電的特點及星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接時的基本關系 2、正確描述相電壓、相電流、線電壓、線電流等概念 重 點 能解決三相對稱負載的星形、三角形聯(lián)接問題，會分析簡單的三相電路并計算三相電功率 難 點 會用萬用表的交流電壓擋測量相電壓、線電壓的數(shù)值 報書設計 三、 三相交流電路 1三相交流電 2三相繞組的聯(lián)接 3三相負載的星形聯(lián)接 4三相負載的三角形聯(lián)接問題 5三相電路的功率 教學過程: 教學組織及安全教育： --------------------------- 提問：1、汽車中有沒有遇到過三相交流電？ 2、知道汽車中發(fā)電機是直流電還是交流電？ 3、三相中有繞組和負載你們知道嗎？ 4、區(qū)分三相對稱交流電？ 5、三相對稱交流電每一相之間相差多少度？ 新授: 1 三相交流電路 工業(yè)及民用交流電的產(chǎn)生、輸送、分配幾乎全部采用三相制。 1．三相交流電 三相交流電動勢是由三相交流發(fā)電機產(chǎn)生的。圖2-17是三相交流發(fā)電機的原理示意圖。三組完全相同的線圈U1-U2，V1-V2，W1-W2(定子電樞繞組)放置在彼此間隔120的發(fā)電機定子鐵心凹槽里固定不動。轉(zhuǎn)子鐵心上繞有勵磁繞組，通人直流電后產(chǎn)生磁場，該磁場磁感應強度在定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙中按正弦規(guī)律分布。當轉(zhuǎn)子由原動機帶動，并以角速度ω勻速順時針旋轉(zhuǎn)時，每個定子繞組(稱相)依次切割磁力線產(chǎn)生頻率相同、幅值相同的正弦電動勢eU、eV、eW，但相位角依次相差120，以U相為參考表示為 用相量表示： 圖2-17 三相交流 發(fā)電機的原理示意圖 1-定子繞組 2-定子鐵心 3-磁極(轉(zhuǎn)子) 4-勵磁繞組 a)波形圖 b)相量圖 圖2-18 三相電動勢的正弦波形圖及相量圖 波形圖和相量圖如圖2-18所示，三相交流電達到最大值的先后順序稱為相序，圖中的相序為U—V—W。 三相電動勢的幅值相等，頻率相同，彼此間的相位差也相等，這種電動勢稱為對稱電動勢。顯然他們的瞬時值之和或相量之和均為0。 2．三相繞組的聯(lián)接 通常用到的發(fā)電機三相繞組的接法通常如圖（2-19a)所示，即將三個末端聯(lián)在一起，這一連接點稱為中點或零點，用N表示。這種聯(lián)接方法稱為星形連接。從中點引出的導線稱為中線，從始端A、B、C引出的三根導線L1、L2、L3稱為相線或端線，俗稱火線。 a)發(fā)電機三相繞組的接法； b)發(fā)電機三相電壓相量圖 圖2-19 發(fā)電機的星形連接及其電壓相量圖 在圖（2-19a)中，每相始端與末端間的電壓，亦即火線與中線間的電壓，稱為相電壓，其有效值用UA、UB、Uc或一般地用UP表示。而任意兩始端間的電壓，亦即兩火線間的電壓，稱為線電壓，其有效值用UAB、UBC、UCA或一般地用Ul表示。 各項電動勢的正方向，如前所述，選定為自繞組的末端指向始端，相電壓的正方向選定為自末端指向始端(中點)；線電壓的正方向，例如UAB是指A端指向B端，即端線L1與L2之間的電壓。 當發(fā)電機的繞組聯(lián)成星形時，相電壓和線電壓顯然是不相等的。現(xiàn)在來確定它們之間的關系，在圖（2-19b)中，A、B兩點間的電壓的瞬時值等于A相電壓和B相電壓之差，即 UAB＝UA－UB 同理得到 UBC＝UB－Uc UCA＝Uc－UA 由于發(fā)電機繞組上的內(nèi)阻抗電壓降低與相電壓比較是很小的，可以忽略不計。于是相電壓和對應的電動勢基本上相等，因此可以認為相電壓同電動勢一樣，也是對稱的，故由相電壓而得出的線電壓也是對稱的，在相位上比相應的相電壓越前30。 至于線電壓和相電壓在大小上的關系也很容易從相量圖上得出 Ul＝UPcos30＝UP 由此得 Ul＝UP (2-51) 發(fā)電機(或變壓器)的繞組在聯(lián)成星形時，可引出四根導線(三相四線制)，這樣就有可能給予負載兩種電壓。通常在低壓配電系統(tǒng)中相電壓為220V，線電壓為380V。 發(fā)電機(或變壓器)的繞組在聯(lián)成星形時，不一定都引出中線。 3三相負載的聯(lián)接方法 日常使用的各種電器根據(jù)其特點可分為單相負載和三相負載兩大類。照明燈、電扇、電烙鐵和單相電動機等都屬于單相負載。三相交流電動機、三相電爐等三相用電器屬于三相負載。另外分別接在各相電路上的三組單相用電器也可以組成三相負載。三相負載的阻抗相同(數(shù)值相等，性質(zhì)一樣)則稱為三相對稱負載，反之稱為不對稱負載。三相負載有Y形和△形兩種聯(lián)接方法，各有其特點，適用于不同的場合，應注意不要搞錯，否則會釀成事故。 1．三相對稱負載的Y形聯(lián)接 該電路的基本聯(lián)接方法如圖2-29a)所示，三相交流電源(變壓器輸出或交流發(fā)電機輸出)有三根火線接頭A、B、C，一根中性線接頭N?；鹁€與中性線之間的相電壓為220V。對于三相對稱負載，只需接三根火線，中性線懸空得到圖2-29b)。 圖2-29 對成負載的Y聯(lián)接 該電路具有如下特點： 1)由于三相負載對稱，在三相對稱電壓的作用下負載中的三相電流也是對稱的，而三相對稱電流的和為零(矢量和)，所以不需接中線，三相電流依靠端線和負載互成回路。由于電路是對稱的，故電路的計算可以簡化為單相電路的計算。 2)各相負載承受的電壓為電源的相電壓，大小為220V。 3)各相負載的線電流Il與相電流Ip相等，即：Il＝Ip＝UP／ZP，式中ZP為每相負載阻抗。 4)各相支路中電壓與電流的相位差相等，大小為φP＝cos-1R／Z。 5)各相負載取用的功率相等，電路的總功率為P＝3UPIPcosφP 。 舉例：例2-12 2. 三相不對稱負載的Y形聯(lián)接 工程實際使用中遇到的問題是將許多單相負載分成容量大致相等的三相，分別接到三相電源上，這樣構(gòu)成的三相負載通常是不對稱的。對于這種電路，需要使用三相四線制，如圖（2-29a）所示。該電路具有如下特點： 由于三相負載不對稱，三相電流也不對稱，其三相電流的和不為零，必須引一根中線供電流不對稱部分流過，即必須用三相四線制。 由于中性線的作用，電路構(gòu)成了相互獨立的回路。不論負載有無變動，各相負載承受的電源相電壓不變，從而保證了各相負載的正常工作。 如果沒有中線，或者中線斷開了，雖然電源的線電壓不變，但各相負載承受的電壓不再對稱。有的相電壓增高了，有的相電壓降低了。這樣不但使負載不能正常工作，有時還會造成事故。 一般情況下，中線電流小于端線電流，通常取中線的橫截面積小于端線的橫截面積。 通過分析得到，三相不對稱負載的各相支路的計算需要分別進行。 總結(jié)： 三相交流電路中，三相負載有星形和三角形兩種聯(lián)結(jié)方法。對于對稱三相電路，線電壓與相電壓、線電流與相電流及三相電路的功率有簡單的計算關系。在三相四線制系統(tǒng)中，普遍存在的是大量不對稱三相負載，應特別注意中性線的作用與意義。 復習： 1、 什么是三相負載、單相負載和單相負載的三相聯(lián)接？ 2、 為什么中性線中不接開關，也不接入熔斷器 3．三相負載的三角形聯(lián)接 當用電設備的額定電壓為380V時，負載電路應按△形聯(lián)接?！髀?lián)接的電路如圖2-33所示。 圖2-33 三相負載的三角形聯(lián)接 該電路的特點是： 1)△形聯(lián)接沒有零線，只能配接三相三線制電源，無論負載平衡與否各相負載承受的電壓均為線電壓380V； 2)各相負載與電源之間獨自構(gòu)成回路，互不干擾； 3)各相負載的相電流為：Ip＝UP／｜Z｜＝Ul／｜Z｜; 4)在△形聯(lián)接的各端點上均有三條支路，所以線電流Il不等于相電流Ip，當三相負載對稱時，三個相電流和三個線電流都對稱，兩者之間的關系為： Il＝Ip 5)設每相負載阻抗角為φP，如果負載對稱，則電路取用的總有功功率為： P＝3UPIpCOSφP＝3UPIp／cosφP＝UlIlcosφP (2-52) 式(2-52)對于對稱星形負載也是適應的,讀者可自行推導,或參看其他書籍。 當負載不對稱時： P＝PA＋PB＋PC (2-53) 4三相電路的功率 1．有功功率 三相負載總的有功功率等于各相有功功率之和 P=P1+P2+P3 若負載對稱，則 P=3PP=3UPIPcosΨP （2-54） （1）當對稱負載作星形聯(lián)接時： （2）當對稱負載作三角形聯(lián)接時： 2．無功功率 3．視在功率 *三相電路同樣具有無功功率和視在功率,其對稱負載的無功功率和視在功率不管是星形還是確形聯(lián)接均可用以下兩式計算，式中的φ為第相阻抗的阻抗角。 （2-59） （2-60） 三相電源的視在功率一般稱為電源的容量。 總結(jié)： 1、△形聯(lián)接沒有零線，只能配接三相三線制電源，無論負載平衡與否各相負載承受的電壓均為線電壓380V； 2、各相負載與電源之間獨自構(gòu)成回路，互不干擾； 3)各相負載的相電流為：Ip＝UP／｜Z｜＝Ul／｜Z｜; 3、在△形聯(lián)接的各端點上均有三條支路，所以線電流Il不等于相電流Ip，當三相負載對稱時，三個相電流和三個線電流都對稱，兩者之間的關系為： Il＝Ip 4、設每相負載阻抗角為φP，如果負載對稱，則電路取用的總有功功率為： P＝3UPIpCOSφP＝3UPIp／cosφP＝UlIlcosφP 作業(yè)： 59頁 填空題1、2、3、4、5 預習： 單元四：磁路與變壓器