三相交流电的基本概念和三相负载的连接方式培训讲学

课题：4-1三相交流电的基本概念
4-2三相负载的连接方式
班级：1323级
时间：3-4周
课时：2节
课型：新授
教具:挂图及三角板
教法：灵活授课法
教学重点：了解三相交流电的产生,掌握三相负载的连接方法.
教学难点：掌握三相负载的连接方法及计算.
教学目的: 了解三相交流电的产生,掌握三相负载的连接及特点
授课过程:
组织教学：清点人数整顿教学秩序（1分钟）
复习相关内容;(5分钟)
三相发电机的绕组主要是星形接法,三相负载有星形连接和三角形连接法,
进行提问：
1.纯电感电路电压与电流的相位关系
2.纯电感电路电压与电流的相位关系
本节授课内容（170 分钟）：
3-4三相交流电的基本概念
一、交流发电机简介
发电机的基本组成部分是磁极和线圈(线圈匝数很多，嵌在硅钢片制成的铁心上，通常叫电枢)。

电枢转动、而磁极不动的发电机，叫做旋转电枢式发电机。

磁极转动、而电枢不动，线圈依然切割磁感线，电枢中同样会产生感应电动势，这种发电机叫做旋转磁极式发电机。

不论哪种发电机，转动的部分都叫转子，不动的部分都叫定子。

旋转电枢式发电机，转子产生的电流必须经过裸露着的滑环和电刷引到外电路，如果电压很高，就容易发生火花放电，有可能烧毁电机。

这种发电机提供的电压一般不超过500 V。

旋转磁极式发电机克服了上述缺点，能够提供几千伏到几十千伏的电压，输出功率可达几十万千瓦。

所以，大型发电机都是旋转磁极式的。

发电机的转子是由蒸汽机、水轮机或其它动力机带动的。

动力机将机械能传递给发电机，发电机把机械能转化为电能传送给外电路。

二.交流电的产生及正弦交流电的概念
1．对称三相电动势
振幅相等、频率相同，在相位上彼此相差120 的三个电动势称为对称三相电动势。

对称三相电动势瞬时值的数学表达式为
第一相(U相)电动势：e1=E m sin(ωt)
第二相(V相)电动势：e2 = E m sin(ωt- 120︒) 第三相(W相)电动势：e3 = E m sin(ωt+ 120︒) 显然，有e1 +e2+e3 = 0。

波形图与相量图如图所示。

图对称三相电动势波形图与相量图
2．相序
三相电动势达到最大值(振幅)的先后次序叫做相序。

e1比e2超前120︒，e2比e3超前120︒，而e3又比e1超前120︒，称这种相序称为正相序或顺相序；反之，如果e1比e3超前120︒，e3比e2超前120︒，e2比e1超前120︒，称这种相序为负相序或逆相序。

一、相序是一个十分重要的概念，为使电力系统能够安全可
靠地运行，通常统一规定技术标准，一般在配电盘上用
黄色标出U相，用绿色标出V相，用红色标出W相。

将三相发电机三相绕组的末端U2、V2、W2(相尾)连接在一点，始端U1、V1、W1(相头)分别与负载相连，这种连接方法叫做星形(Y形)连接。

如图所示。

图三相绕组的星形接法
图相电压与线电压的相量图
三.三相四线制
从三相电源三个相头U1、V1、W1引出的三根导线叫作端线或相线，俗称火线，任意两个火线之间的电压叫做线电压。

Y形公共联结点N叫作中点，从中点引出的导线叫做中线或零线。

由三根相线和一根中线组成的输电方式叫做三相四线制(通常在低压配电中采用)。

每相绕组始端与末端之间的电压(即相线与中线之间的电压)叫做相电压，它们的瞬时值用u1、u2、u3来表示，显然这三个相电压也是对称的。

相电压大小(有效值)均为
U1 = U2 = U3 = U P
任意两相始端之间的电压(即火线与火线之间的电压)叫做线电压，它们的瞬时值
用u12、u23、u31来表示。

Ｙ形接法的相量图如图10-3所示。

显然三个线电压也是对称的。

大小(有效值)均为
U12 = U23 = U31 = U L =3U P
线电压比相应的相电压超前30︒，如线电压u12比相电压u1超前30︒，线电压u23比相电压u2超前30︒，线电压
u31比相电压u3超前30︒。

四.三项负载的连接方式
1、负载的星形联结
三相负载的星形联结如图所示。

图三相负载的星形联结
该接法有三根火线和一根零线，叫做三相四线制电路，在这种电路中三相电源也是必须是Y形接法，所以又叫做Y －Y接法的三相电路。

显然不管负载是否对称(相等)，电路中的线电压U L都等于负载相电压U YP的3倍，即
U L =3U YP
负载的相电流I YP等于线电流I YL，即
I YL = I YP
当三相负载对称时，即各相负载完全相同，相电流和线电流也一定对称(称为Y－Y形对称三相电路)。

即各相电流(或各线电流)振幅相等、频率相同、相位彼此相差120︒，并且中线电流为零。

所以中线可以去掉，即形成三相三线制电路，也就是说对于对称负载来说，不必关心电源的接法，只需关心负载的接法。

例题：在负载作Ｙ形联接的对称三相电路中，已知每相负载
均为|Z |= 20 Ω，设线电压U L = 380V ，试求：各相电流(也就是线电流) 解：在对称Ｙ形负载中，相电压V 2203L YP ≈=U U
相电流(即线电流)为
A 1120220YP YP ===Z U I 2、负载的三角形联结
负载做 ∆ 形联结时只能形成三相三线制电路，如图所示。

显然不管负载是否对称(相等)，电路中负载相电压U ∆P 都等于线电压U L ，即
U ∆P = U L
当三相负载对称时，即各相负载完全相同，相电流和线电流也一定对称。

负载的相电流为
Z U I P
P ∆∆=
线电流I ∆L 等于相电流I ∆P 的3倍，即
P L 3∆∆=I I
例题：已知每相负载均为|Z |= 50 Ω，设线电压U L = 380 V ，试求各相电流和线电流【例10-3】 在对称三相电路中，负
图三相负载的三角形联结
载作 ∆ 形联接，。

解：在 ∆ 形负载中，相电压等于线电压，即U ∆P = U L ，则相电流
A 6.750
380P P ===∆∆Z U I 线电流
A 2.133P L ≈=∆∆I I 本节小结（4分钟）：
一、三相电源
振幅相等、频率相同，在相位上彼此相差120︒的三个电动势称为对称三相电动势。

对称三相电动势瞬时值的数学表达式为
第一相(U 相)电动势： e 1 = E m sin(ω t ) 第二相(V 相)电动势： e 2 = E m sin(ω t - 120︒)
第三相(W 相)电动势： e 3 = E m sin(ω t + 120︒)
三相电源中的绕组有星形(亦称Y 形)接法和三角形(亦称 ∆ 形)接法两种。

二、三相负载
1. 三相负载的Y 形接法
在三相四线制电路，线电压U L 是负载相电压U YP 的3
倍，即
YP L 3U U =
负载的相电流I YP 等于线电流I YL ，即
I YL = I YP
当三相负载对称时，即各相电流(或各线电流)振幅相等、频率相同、相位彼此相差120︒，并且中线电流为零。

所以中线可以去掉，即形成三相三线制电路。

2．三相负载的 ∆ 形接法
负载做 ∆ 形联结时只能形成三相三线制电路。

显然不管负载是否对称(相等)，电路中负载相电压U ∆P 都等于线电压U L ，即
U ∆P = U L
当三相负载对称时，相电流和线电流也一定对称。

负载的相电流为
Z U I P
P ∆∆=
线电流I ∆L 等于相电流I ∆P 的3倍，即
I ∆L =3I ∆P
作业：课后习题电工练习册4-1,4-2。