电工电子技术与技能 第3版 教案第6章 三相正弦交流电路

课题6.1 三相正弦交流电源
课型
新课
授课班级授课时数 1
教学目标1.了解三相正弦交流电的产生过程。

2.能理解三相正弦交流电的供电方式。

教学重点1.了解三相正弦交流电的产生过程。

2.能理解三相正弦交流电的供电方式。

教学难点1.了解三相正弦交流电的产生过程。

2.能理解三相正弦交流电的供电方式。

教学方法
读书指导法、分析法、演示法、练习法。

学情分析
教后记
新课
A. 话题引入
在工厂、实验室或需要安装大功率空调的场所，我们常常见到如图6-1所示的四孔插座。

它与一般两孔、三孔插座不同之处，在于它引入的是三
相正弦交流。

三相正弦交流电是三个频率相同、相位互差120、幅度大小相等的电压组成的。

目前，世界各国电力系统普遍采用三相交流电源，如有需要单相供电的地方，可以应用三相交流电中的一相。

B. 新授课
6.1.1 三相正弦交流电的产生
三相交流发电机有三个绕组，可以产生三相电源。

图6.1b 为三相交流发电机原理示意图，如图所示它主要由定子和转子构成。

定子中嵌有三个完全相同且相互独立的绕组，在
空间位置上彼此相隔1200
，分别用U1U2、V1V2、W1W2表示。

U1、V1、W1表示各相绕组的首端，； U2、V2、W2表示各相绕组的末端。

每个绕组称为发电机的一相，分别称为U 相、V 相和W 相。

当转子在外加驱动力的作用下顺时针匀速旋转时，就相当于定子每相绕组以角速度ω逆时针旋转，作切割磁感线运动，从而产生感应电动势U e 、V e 、W e 。

由于三个绕组结构相同，在空间相差1200
的角度，因此，三个感应电动势U e 、V e 、W e 的频率相同、最大值
相等、相位彼此相差1200。

各相电动势的三角函数表达式为： t e e m U ωsin = (6.1)
)120sin(0-=t e e m V ω (6.2)
)120sin()240sin(00+=-=t e t e e m m W ωω (6.3)
如果以U e 为参考正弦量，则三相电动势波形如图6.2（a ）所示，相量如图6.3（b ）所示。

（a ）实物图 (b) 原理示意图 图6.1 三相交流发电机 a ）波形图 b ）相量图 图6.2 三相电动势
在电工技术和电力工程中，把这种有效值相等、频率相同、相位上相差1200
的三相电动势叫称为称三相电动势。

具有供给三相电动势的电源称为三相电源。

各个相电压表达式
分别为：t U U m U ωsin =；)120sin(0-=t U U m V ω；)120sin(0
+=t U U m W ω。

【提示】 通常把三相电动势到达最大值的先后次序，称做相序。

按U —V —W 的次序循环的相序称为正相序；按U —W —V 的次序循环的相序称为逆相序。

相序是由发电机电枢的旋转方向决定的，通常采用正相序。

电力系统通常用不同的颜色来区别电源的U 、V 、W 三相，黄色表示U 相，绿色表示V 相，红色表示W 相。

6.1.2 三相正弦交流电的供电方式
三相电源有两种供电方式：分别是三相四线制和三相三线制，在低压供电系统中常采用三相四线制供电，如图6.3所示。

图中三相绕组的末端U2、V2、W2连接成的公共端点，称为中性点，从中性点引出的输电线称为中性线，用N 表示。

三相绕组的首端引出的三根输电线称为相线，分别用L1、L2、L3表示。

三相四线制供电系统可输送两种电压，即相电压与线电压。

各相线与中性线之间的电压叫做相电压，分别用Uu 、Uv 、Uw 表示；相线与相线之间的电压称为线电压，有效值分别用Uuv 、Uvw 、Uwu 表示。

通常用U P 表示相电压的有效值，U L 表示线电压的有效值。

【提示】 三相四线制供电系统具有以下几个特点： 1. 有两组供电电压，即相电压和线电压； 2. 三个相电压和三个线电压均为对称电压； 3. 线电压的大小等于相电压的3倍，即P L U U 3=；
图6.4所示为三相四线制低压配电线路，接到三相设备上的是三根相线，它们之间的线电压U L =380V ，接到单相设备上的是相线和中性线，它们之间的相电压U P =220V 。

图6.3 三相四线制供电
动力开关（380V ） 照明开关（220V ） 图6.4 三相四线制低压配电线路
【想一想】
三相交流电源的相序可以随意改变吗？
练习
对称三相电源中V相电动势的瞬时值表达式)
30
sin(
2
2200
-
=t
e
V
ω，则其他两相的瞬时值表达式为、。

布置作业
思考与练习 6-1、6-2、6-3、6-4、6-5、6-6、6-7。

课题6.2 三相负载的联结
课型
新课
授课班级授课时数 1
教学目标1.掌握三相负载的联结方式
2.会分析星形联结方式下线电压和相电压、线电流和相电流的关系
3.会分析三角形联结方式下线电压和相电压、线电流和相电流的关系
教学重点1.会分析星形联结方式下线电压和相电压、线电流和相电流的关系
2.会分析三角形联结方式下线电压和相电压、线电流和相电流的关系
教学难点1.会分析星形联结方式下线电压和相电压、线电流和相电流的关系
2.会分析三角形联结方式下线电压和相电压、线电流和相电流的关系
教学方法
读书指导法、分析法、演示法、练习法。

学情分析
教后记
新课 A ．上节内容回顾
B ．本节话题引入
日常生活中我们使用的大多数电器产品像白炽灯、电冰箱等，都使
用单相交流电，称为单相负载，它接在三相电源的任一相上都能工作。

还有一类负载，它必须接在三相电源上才能正常工作，如三相异步电动机等，这种负载称为三相负载。

三相负载可分为对称负载和非对称负载，个负载的大小和性质都相同，阻抗相等叫对称负载，否则就叫不对称负载。

而生产中普遍使用的三相交流异步电动机使用三相交流电，称为三相负载。

C ．新授课
三相负载可分为对称三相负载和不对称三相负载。

各相负载的大小和性质相同，阻抗相等的叫对称三相负载，否则就叫不对称三相负载，三相负载的联结也有星形联结（
）与三角形联结（△）两种。

6.2.1 三相负载的星型联结
若将三相负载的始端U 1、V 1、W 1分别接在电源的三根相线上，将各相负载的末端U 2、
V 2、W 2联结在一起接中性线，这种连接方式叫做三相负载的星形（）联结，如图6.5
（a ）所示。

如图6.5（b ）所示为三相负载星形联结的电路图，在图中，Z U 、Z V 、Z W 为各相负载的
阻抗，每相负载两端的电压为相电压。

如果忽略输电线上的阻抗，则负载的相电压等于电源的相电压；三相负载的线电压就是电源的线电压。

【提示】目前我国电力电网低压供电系统中的线电压为380V ，相电压为220V ，常写作“电源电压220/380V ”。

在负载作星形联结的三相交流电路中，流过每相负载的电流称为相电流，流过每根相线的电流称为线电流。

分别用用I U 、I V 、I W 表示其有效值，参考方向从电源到负载，如图6.6b 所示。

由于每相的负载都串在相线上，相线和负载通过的是同一个电流，所以各相电流等于各线电流，即P L I I 。

对称三相负载作星形联结时中性线上的电流为零。

中性线可以省去，成为星形联结的三相三线制供电线路，如图6.6所示。

如果是不对称星形负载的三相电路，必须采用带中性线的三相四线制供电。

通常把中性线接地，使它与大地电位相同，以保障安全。

6.2.2、三相负载的三角形联结
把三相负载分别接在三相交流电源的每两根相线之间的连接方法称为三角形（△）
a ） 原理图
b ）电路图 图6.5 三相负载星形联结
联结，如图6.7（a ）所示。

如图6.7（b ）所示为三相负载三角形联结的电路图。

在三角形联结中，由于各相负
载是接在两根相线之间，因此，负载的相电压就是线电压，即：
P L U U = （6.10）
当对称三相负载作三角形联结时，三个相电流是对称的 ，三个线电流也是对称的，线电流是相电流的3倍，即
P L I I 3= （6.11）
【提示】三相交流电路，一般负载可以接成星形也可以接成三角形。

在实际中应正确选择负载的联结方式，要根据三相负载铭牌上所标注的接线方法或额定电压选择所需接线方式，否则负载不能正常工作，有时也会产生严重不良后果。

练习
布置作业 思考与练习 6-8、6-9、6-10、6-11
a ）原理图
b ）电路图
图6.7 三相负载的三角形联结。