电工电子应用技术 教案 单元3-2.doc

单元三 三相交流的电路的应用 教案 章节 名称 3.2 三相负载（一） 学时 安排 2 教学 目标 理解三相电路负载星形联接的特点 掌握三相电路负载星形联接的电路的分析及技术方法 重点 难点 重点：三相电路负载星形联接的电路的分析及计算方法 难点：三相电路负载星形联接的电路的分析及计算方法 参考 资料 《电工学》上册 《电工技术》 秦曾煌主编 高教出版社 考 核 与评价 自测题 备 注 注：表格内黑体字格式为（黑体，小四号，1.25倍行距，居中） 3.2 三相负载 3.2.1负载的星形联接 【讲授】图3-2-1是三相四线制供电系统中常见的照明电路和动力电路，包括大批量的单相负载（例如照明灯）和对称的三相负载（例如三相电动机）。 U相 V相 W相 三相电动机 三相电炉 （a）三相不对称负载 （b）三相对称负载 图3-2-1 【说明】为了使三相电源的负载比较均衡，大批量的单相负载一般分成三组，分别接于电源的Ｕ－Ｎ、Ｖ－Ｎ和Ｗ－Ｎ之间，组成不对称的三相负载，如图3-2-1(a)所示，这种联接方式属于负载的星形（Ｙ形）联接。 一、电压、电流的基本关系 【讲授】星形联结的三相四线制电路一般可用图3-2-2的电路来表示。 图3- 【说明】 ①设U相负载的阻抗为ZU，V相负载的阻抗为ZV，W相负载的阻抗为ZW。 ②U·UV、U·VW、UWU表示三相电源的线电压； U·U、UV、U·W表示三相电源的相电压； U·u、U·v、U·w表示三相负载承受的电压，也称为相电压 ③?U、? V、?W表示三条相线中通过的电流，称为线电流； ?u、? v、?w表示三相负载通过的电流，称为相电流；?N表示中性线中通过的电流，称为中线电流。 【讲授】负载星形联接时，电路有以下基本关系： 1．每相负载电压等于电源相电压。 【解释】①如果忽略中性线阻抗，则 N N ——电源中性点 N＇——负载中性点 等电位 ②如果相线阻抗也可忽略，则u与U等电位, v与V等电位, w与W等电位。 U· ｕ＝U· U ，U· ｖ＝U· V ，U· ｗ＝U· W 2．相电流等于相应的线电流。 【解释】由图3-2-3可知，流过相线的电流必然流过对应的各相负载。 相电流 相电流 线电流 图3-2-3 ?Ｐ＝?l ?Ｐ＝?l ?ｗ＝?W ?ｕ＝?U ?ｖ＝? V 线电流相线电流3．各相电流计算： 线电流 相线电流 【作图】据此可作相量图如图3-2-4所示。先画三相对称相电压U· U、U· V、U W，再画三相电流?U、? V、? W。 XVR XV RV XW RW XU RU φU=arctan φV=arctan φW=arctan 图3-2-4 ４．中性线电流等于三相电流之和。 ?N=?U+ ?V+ ?W 【解释】根据基尔霍夫电流定律，由图3-2-3电路可得。 二、三相负载对称的情况 【讲授】①三相负载对称，即ZU=ZV=ZW， ②相量图如图3-2-5所示。只需算出一相电流便可 ③中性线电流 ?N=?U+ ?V+ ?W=0 ｜ZU ｜ZU｜=｜ZV｜=｜ZW｜ φU=φV=φW 图3-2-5 ④在对称的三相四线制电路中，中性线电流等于零，可将中性线除去，而成为三相三线制系统。常用的三相电动机、三相电炉等负载都可用三相三线制供电，如图3-1-1(b)所示。 【引出】如果三相负载不对称，中性线就会有电流通过，则中性线不能除去，否则会造成负载上三相电压不对称，使用电设备不能正常工作，下面加以分析： 三、三相负载不对称的情况 1．有中性线 【讲授】图3-2-6，设Up=220V，Ul =380V。 NN N N （a） （b） （c） 图3-2-6 【说明】 ①（a）正常情况，N′与N等电位，各相灯泡承受的是相电压220V，正常发光。 ②（b）若Ｕ相负载短路，则Ｕ相灯泡熄灭，而Ｖ、Ｗ两相灯泡仍承受相电压220V，工作正常。 ③（c）若Ｕ相负载断路，则Ｕ相灯泡熄灭，而Ｖ、Ｗ两相灯泡仍承受相电压220V，不受影响。 【解释】三相负载作星形联结有中性线时，每相为一独立系统，一相发生故障，并不影响其它两相的工作。 2．无中性线 【讲授】图3-2-7。 （a） （b） （c） 图3-2-7 【说明】 ①（a）N＇点电位不等于N点电位，受各相负载互相影响。 ②（b）若Ｕ相负载短路，则UV = UVU，UW = UWU。Ｖ、