三相交流電教案

教師課時(shí)授課計(jì)劃（教案）教師課時(shí)授課計(jì)劃（教案）授課順序編號(hào)：QD－0505－12授課日期節(jié)次授課班級(jí)出缺席課題：本次授課目的與要求：課堂類型：教具、掛圖與參考書：考核對(duì)象：復(fù)習(xí)舊課要點(diǎn)：新課難點(diǎn)、重點(diǎn)與解決措施：課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配5.1三相交流電源一、教學(xué)目標(biāo)了解三相交流電的產(chǎn)生。理解三相正弦量、相序的概念。了解中性線的概念。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 重點(diǎn)： 1、三相電路中相電壓、線電壓的關(guān)系。 難點(diǎn)： 同重點(diǎn)。三、教具 正弦交流電的產(chǎn)生示教模型；三相交流發(fā)電機(jī)模型；靈敏電流計(jì)；交流電壓表；三相電路示教板；電池；小燈泡；安培表；伏特表等．電化教學(xué)設(shè)備。四、教學(xué)方法 演示法、講授法，多媒體課件。五、教學(xué)過(guò)程 Ⅰ.導(dǎo)入 一、復(fù)習(xí)提問(wèn) 通過(guò)提問(wèn)討論的方式共同復(fù)習(xí)“正弦交流電的產(chǎn)生”過(guò)程，以及正弦交流電的重要的參數(shù)及表示方法，課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配提問(wèn)：1．在交流電產(chǎn)生的過(guò)程中，矩形線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中的電流最大？什么位置電流為零？（線圈平面平行磁感線：中性面）2．兩個(gè)完全相同的交流發(fā)電機(jī)，其矩形線圈也以相同的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，那么這兩個(gè)發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有何異同？（交變電動(dòng)勢(shì)的頻率、最大值相同；達(dá)到最大值的時(shí)刻不同）3．如果把三個(gè)相同的矩形線圈固定在同一軸上，并使之在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，這三個(gè)線圈是否都產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)？為什么？（產(chǎn)生，穿過(guò)每個(gè)線圈回路的磁通量都發(fā)生變化） 二、引入三相交流電 三相交流電路的優(yōu)點(diǎn)：1、三相交流發(fā)電機(jī)的鐵心及電樞磁場(chǎng)較單相發(fā)電機(jī)利用充分；2、作為三相交流電負(fù)載的三相電動(dòng)機(jī)比單相電機(jī)性能好，易維護(hù)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)比單相發(fā)電機(jī)的振動(dòng)小；3、理論和實(shí)踐證明：在輸電距離、輸送功率、電壓相等的條件下，三相輸電是單相輸電所用導(dǎo)線量的四分之三；4、采用三相四線制輸電，用戶可得兩種不同的電壓；5、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量使用交流電動(dòng)機(jī)，三相電動(dòng)機(jī)比單相電動(dòng)機(jī)性能平穩(wěn)可靠。課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配II.新課 三相交流電源：簡(jiǎn)言之，三相交流電源是三個(gè)單相交流電源按一定方式的組合，這三個(gè)單相交流電源的頻率相同、大小相等，相位彼此相差120°。 一、三相交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生1．三相交流電的產(chǎn)生．圖1三相交流發(fā)電機(jī)原理示意圖利用“提問(wèn)3”引入新課，出示三相交流模型發(fā)電機(jī)，簡(jiǎn)介其構(gòu)造后，演示三相交變電流的產(chǎn)生：將三個(gè)靈敏電流計(jì)分別接到發(fā)電機(jī)的三個(gè)線圈上，搖動(dòng)發(fā)電機(jī)的線圈，三個(gè)靈敏電流計(jì)都將擺動(dòng)．歸納實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明：三個(gè)線圈均能產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)（電流計(jì)指針來(lái)回?cái)[動(dòng)）．引導(dǎo)學(xué)生比較單、三相交流發(fā)電機(jī)的異同．圖1三相交流發(fā)電機(jī)原理示意圖（1）單相交流發(fā)電機(jī)和三相交流發(fā)電機(jī)單相發(fā)電機(jī)：只有一個(gè)線圈，產(chǎn)生一個(gè)交變電動(dòng)勢(shì)。三相發(fā)電機(jī)：有三個(gè)互成120°的線圈(分別用U1-U2，V1-V2，W1-W2)，課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配產(chǎn)生三個(gè)交變電動(dòng)勢(shì)（對(duì)應(yīng)三個(gè)線圈為eU、eV、eW）每個(gè)線圈產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)的原理跟單相發(fā)電機(jī)的原理相同。三相交流發(fā)電機(jī)原理示意圖如圖1。（2）三相交變電流的特點(diǎn)重做三相交變電流產(chǎn)生的演示實(shí)驗(yàn)，搖動(dòng)線圈盡量均勻．讓學(xué)生仔細(xì)觀察三個(gè)電流計(jì)指針擺動(dòng)的情況，并讓學(xué)生思考：三個(gè)電流計(jì)指針擺動(dòng)情況有何異同？它們所反映的三個(gè)交變電動(dòng)勢(shì)有何異同？引導(dǎo)學(xué)生分析：三個(gè)交變電動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn)：頻率相同、最大值相同、達(dá)到最大值的時(shí)刻依次落后三分之一周期的形成原因以eU為參考正弦量，則三相電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為 （式6-1）（3）三相交變電流的圖像先依據(jù)正弦交變電流的圖像畫出U相交變電動(dòng)勢(shì)的圖像，然后讓學(xué)生運(yùn)用之前學(xué)習(xí)的相位差的知識(shí)，在同一坐標(biāo)系繪出落后T/3和2T/3周期的W相和V相交變電動(dòng)勢(shì)的波形圖。課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配圖2對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)的波形圖和旋轉(zhuǎn)式量圖圖2對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)的波形圖和旋轉(zhuǎn)式量圖圖像直觀地表達(dá)了三相交變電流各相電動(dòng)勢(shì)的異同。三相電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，它們到達(dá)最大值（或零值）的先后順序，叫做相序。從圖2中可以看出，eU超前達(dá)最大值，又超前達(dá)最大值，這種U-V-W-U的順序叫正序，若相序位U-W-V-U叫負(fù)序。二、三相四線制電源在低壓供電系統(tǒng)（市電220V）中常采用三相四線制供電，把三相繞組的末端U2、V2、W2連結(jié)成一個(gè)公共端點(diǎn)，叫做中性點(diǎn)（零點(diǎn)），用N表示，如圖3所示。從中性點(diǎn)引出的導(dǎo)線叫做中性線（零線），用黑色或白色表示。中性線一般是接地的，又叫做地線。從線圈的首端U1、V1、W1引出的三根導(dǎo)線叫做相線（俗稱火線），分別用黃、綠、紅三種顏色表示。這種供電系統(tǒng)稱作三相四線制，用符號(hào)“Y0”表示。課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配1、相電壓UP與線電壓UL各相線與中性線之間的電壓叫相電壓，分別用表示UU、UV、UW其有效值。相線與相線之間的電壓叫做線電壓，其有效值分別用UUV、UVW、UWU表示。相電壓與線電壓參考方向的規(guī)定：圖3三相四線制電源相電壓的正方向是由首端指向中點(diǎn)N，例如電壓UU是由首端U1指向中點(diǎn)N；線電壓的方向，如電壓UUV是由首端U1指向首端V1。圖3三相四線制電源2、相電壓與線電壓之間的關(guān)系三相電源Y型聯(lián)結(jié)時(shí)的電壓旋轉(zhuǎn)式量圖，如圖4所示。三個(gè)相電壓大小相等，在相位上相差。三個(gè)相電壓互相對(duì)稱。課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配圖4三相四線制電源電壓旋轉(zhuǎn)式量圖故兩端線U和V之間的線電壓應(yīng)該是兩個(gè)相應(yīng)的相電壓之差，即圖4三相四線制電源電壓旋轉(zhuǎn)式量圖 （式6-2）線電壓的大小利用幾何關(guān)系可求得為 同理可得： 課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配結(jié)論：三相電路中線電壓的大小是相電壓的倍，其公式為 （式6-3）可以看出線電壓UUV、UVW、UWU分別超前相應(yīng)的相電壓UU、UV、UW30°。三個(gè)線電壓彼此間相差，線電壓也是對(duì)稱。我們平常講的電源電壓為220V，即是指向電壓；將電源電壓為380V，既是指線電壓。 III.小結(jié)對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)有效值相等，頻率相同，各相之間的相位差為。三相四線制的相電壓和線電壓都是對(duì)稱的。線電壓是相電壓的倍，線電壓的相位超前相應(yīng)的相電壓。教師課時(shí)授課計(jì)劃（教案）教師課時(shí)授課計(jì)劃（教案）授課順序編號(hào)：QD－0505－12授課日期節(jié)次授課班級(jí)出缺席課題：本次授課目的與要求：課堂類型：教具、掛圖與參考書：考核對(duì)象：復(fù)習(xí)舊課要點(diǎn)：新課難點(diǎn)、重點(diǎn)與解決措施：課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配5.2三相負(fù)載的連接一、教學(xué)目標(biāo)掌握三相負(fù)載星形的產(chǎn)生。理解三相正弦量、相序的概念。了解中性線的作用。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 重點(diǎn)：負(fù)載為Y和△接法的三相對(duì)稱電路的求解方法。 難點(diǎn)： 三相電路中相電流、線電流的關(guān)系。三、教具 電化教學(xué)設(shè)備。四、教學(xué)方法 講授法，多媒體課件。五、教學(xué)過(guò)程 Ⅰ.復(fù)習(xí)提問(wèn) 復(fù)習(xí)上一節(jié)所學(xué)三相電路中相電壓、線電壓及其之間的關(guān)系。 II.新課三相電路中的三相負(fù)載，可分為對(duì)稱三相負(fù)載和不對(duì)稱三相負(fù)載。各相負(fù)載的大小和性質(zhì)完全相同的教對(duì)稱三相負(fù)載；各相負(fù)載不同的教不對(duì)課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配稱三相負(fù)載。在三相電路中，負(fù)載有星型（Y型）和三角形（△）兩種連接方式 一、三相負(fù)載的星型聯(lián)結(jié)1、連接方式把各相負(fù)載的末端連在一起接到三相電源的中性線上，把各相負(fù)載的首端分別接到三相交流電源的三根相線上，這種連接方法叫做三相負(fù)載有中性線的星形聯(lián)結(jié)，用Y0表示。如圖1所示。負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時(shí)，其線電壓與相電壓的關(guān)系： (式6－4)式中 UYP——負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)時(shí)的相電壓圖1三相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的電路2、電路計(jì)算圖1三相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的電路負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)并具有中性線時(shí)，三相交流電路的每一相，就是一個(gè)單相交流電路，所以各相電壓與電流間數(shù)量及相位關(guān)系可應(yīng)用第五章學(xué)習(xí)的單相交流電路的方法處理。A．相電流課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配 （式6－5）各相電流之間的相位差為。 B．線電流 三相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)，每相負(fù)載都串在相線上，相線和負(fù)載通過(guò)同一個(gè)電流，所以各相電流等于各線電流。 （式6－7）C．中性線流過(guò)中性線的電流為 對(duì)稱負(fù)載星形聯(lián)結(jié)，其各相相電流大小相等，相位相差，作旋轉(zhuǎn)矢量圖分析可的，三個(gè)相電流的旋轉(zhuǎn)矢量和 即三個(gè)相電流瞬時(shí)值之和為： 注意：1、對(duì)稱負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)時(shí)，中性線電流為零，去掉中性線電路也可正常工作。為此，某些場(chǎng)合常采用三相三線制電路供電，如三相電動(dòng)機(jī)和三相變壓器。課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配2、不對(duì)稱星形負(fù)載的三相電路，。中性線電流不為零，中性線不可去掉，要為電流提供通路，必須采用帶中性線的三相四線制供電。更重要的是要保證每相負(fù)載兩端的電壓等于電源的相電壓。中性線的作用就在于使星形聯(lián)結(jié)的不對(duì)稱負(fù)載的相電壓對(duì)稱。為了保證負(fù)載的相電壓對(duì)稱，就不應(yīng)讓中性線斷開(kāi)。因此，中性線內(nèi)不準(zhǔn)接入熔斷器和閘刀開(kāi)關(guān)。二、三相負(fù)載的三角形（△）聯(lián)結(jié)1、連接方式把三相負(fù)載分別接到三相交流電源的每?jī)筛嗑€之間，負(fù)載的這種連接方法叫做三角形聯(lián)結(jié)，用符號(hào)“△”表示。如圖2所示。圖2三相負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié)中，相電壓與線電壓相等。圖2三相負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配 (式6-8)2、電路計(jì)算A．相電流對(duì)稱三相電源作用下，對(duì)稱負(fù)載的各相電流也使對(duì)稱的， 各相電流間的相位差仍為。B．線電流當(dāng)對(duì)稱三相負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)時(shí)，線電流的大小為相電流的倍， (式6－9)其相位關(guān)系如圖3所示圖3對(duì)稱三角形負(fù)載的電流、電壓旋轉(zhuǎn)矢量圖圖3對(duì)稱三角形負(fù)載的電流、電壓旋轉(zhuǎn)矢量圖課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配IV.小結(jié) 1、對(duì)稱負(fù)載Y形聯(lián)結(jié)在三相四線制電路，線電壓UL是負(fù)載相電壓UYP的倍，即 A．相電流各相電流大小相等，且相位差為。 B．線電流 線電流等于相電流。 2、對(duì)稱負(fù)載△形聯(lián)結(jié)負(fù)載做△形聯(lián)結(jié)時(shí)只能形成三相三線制電路。顯然不管負(fù)載是否對(duì)稱(相等)，電路中負(fù)載相電壓UP都等于線電壓UL，即UP=ULA．相電流各相相電流大小相等，即，且相位差為。B．線電流線電流的大小為相電流的倍，即，線電流滯后對(duì)應(yīng)相電流。 3、中性線的作用。 V.作業(yè)教師課時(shí)授課計(jì)劃（教案）教師課時(shí)授課計(jì)劃（教案）授課順序編號(hào)：QD－0505－12授課日期節(jié)次授課班級(jí)出缺席課題：本次授課目的與要求：課堂類型：教具、掛圖與參考書：考核對(duì)象：復(fù)習(xí)舊課要點(diǎn)：新課難點(diǎn)、重點(diǎn)與解決措施：課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配5.3三相電路的功率一、教學(xué)目標(biāo)掌握三相功率的計(jì)算。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 重點(diǎn)： 對(duì)稱三相交流電路功率的計(jì)算。 難點(diǎn)： 同重點(diǎn)。三、教具 電化教學(xué)設(shè)備。四、教學(xué)方法 講授法，多媒體課件。五、教學(xué)過(guò)程 Ⅰ.復(fù)習(xí)鞏固復(fù)習(xí)上節(jié)知識(shí)，通過(guò)講解課后習(xí)題，復(fù)習(xí)“三相負(fù)載分別作Y聯(lián)結(jié)、△聯(lián)結(jié)時(shí)的相電壓、相電流、線電壓、線電流的關(guān)系”。 II.新課 三相交流電路中，每一相負(fù)載所消耗的功率，可以應(yīng)用單相正弦交流電路中學(xué)過(guò)的方法計(jì)算。課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配已知各相電壓、相電流及功率因數(shù)λ（）的值，則負(fù)載消耗總功率為 所以，對(duì)稱三相交流電路中負(fù)載所消耗的總功率可以寫成 (式6－10)式中 UP——負(fù)載的相電壓，單位是伏[特]，符號(hào)為V； IP——流過(guò)負(fù)載的相電流，單位是安[培]，符號(hào)為A； ——相電壓與相電流之間的相位差，單位是弧度，符號(hào)為rad; P——三相負(fù)載總的有功功率，單位是瓦[特]，符號(hào)為W。由上式可知，對(duì)稱三相電路總有功功率為一相有功功率的三倍。實(shí)際工作中，測(cè)量線電壓、線電流較為方便，三相電路總功率常用下式計(jì)算 （式6－11）注意：對(duì)稱負(fù)載為星形活三角形聯(lián)結(jié)式，線電壓是相同的，相電流是不相等的。三角形聯(lián)結(jié)時(shí)的線電流為星形聯(lián)結(jié)時(shí)線電流的3倍。仍然是相電壓與相電流之間的相位差，而不是線電壓與線電流課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配之間的相位差。也就是說(shuō)，功率因數(shù)是指每相負(fù)載的功率因數(shù)。同單相交流電路一樣，三相負(fù)載中既有耗能元件，又有儲(chǔ)能元三相電路的無(wú)功功率為 （式6－12）視在功率為 （式6－13）三者間的關(guān)系為 （式6－14）III.例題講解，鞏固練習(xí) 【例題】有一對(duì)稱三相負(fù)載，每相電阻為R=6，電抗X=8，三相電源的線電壓為UL=380V。求：(1)負(fù)載做星形聯(lián)結(jié)時(shí)的功率PY；(2)負(fù)載做三角形聯(lián)結(jié)時(shí)的功率P。解：每相阻抗均為，功率因數(shù)(1)負(fù)載做星形聯(lián)結(jié)時(shí)： 相電壓線電流等于相電流負(fù)載的功率(2)負(fù)載做三角形聯(lián)結(jié)時(shí)：相電壓等于線電壓UP=UL=380V，課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配相電流線電流IL=IP=66A負(fù)載的功率為PY的3倍。 IV.小結(jié)三相負(fù)載的有功功率等于各相功率之和，即P=P1P2P3在對(duì)稱三相電路中，無(wú)論負(fù)載是星形聯(lián)結(jié)還是三角形聯(lián)結(jié)，由于各相負(fù)載相同、各相電壓大小相等、各相電流也相等，所以三相功率為其中為對(duì)稱負(fù)載的阻抗角，也是負(fù)載相電壓與相電流之間的相位差。 V.作業(yè)課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配5.4安全用電一、教學(xué)目標(biāo)了解安全用電常識(shí)。掌握常用安全用電措施。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 重點(diǎn)：1、安全用電常識(shí)及相關(guān)防護(hù)措施。 難點(diǎn)： 同重點(diǎn)。三、教具 電化教學(xué)設(shè)備。四、教學(xué)方法 講授法，多媒體課件。五、教學(xué)過(guò)程 Ⅰ.復(fù)習(xí)鞏固 復(fù)習(xí)：我國(guó)市電供電電壓、頻率；三相負(fù)載分別作Y聯(lián)結(jié)、△聯(lián)結(jié)時(shí)的相電壓、線電壓等。隨著科學(xué)的發(fā)展，家用電器大量普及，現(xiàn)代生活已離不開(kāi)電。但由于人們?nèi)狈?duì)對(duì)安全用電知識(shí)的了解，電氣事故不斷發(fā)生，給國(guó)家、個(gè)人帶來(lái)不可挽回的損失。因此，學(xué)習(xí)安全用電常識(shí)是十分必要的。課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配 II.新課 一、電氣事故1、電流傷害由于違反操作規(guī)程，接近或接觸帶電體，是電流通過(guò)人體發(fā)生觸電事故，輕者受傷，重者死亡。實(shí)踐證明，頻率為50～100Hz的電流最危險(xiǎn)。若人體通過(guò)50mA的工頻電流就會(huì)有生命危險(xiǎn)。當(dāng)通過(guò)人體的電流為30至40mA，電擊時(shí)間為l～2min，觸電者會(huì)出現(xiàn)心跳不規(guī)律，血壓上升，強(qiáng)烈痙攣，知覺(jué)消失。當(dāng)通過(guò)人體的電流為40～500mA，電擊時(shí)間超過(guò)0．1s，觸電者可能發(fā)生心室纖顫，知覺(jué)消失，以至死亡。觸電對(duì)人體的傷害程度，主要由通過(guò)人體的電流來(lái)決定。通過(guò)人體電流的大小與觸電電壓大小和人體電阻有關(guān)。一般情況下，人體電阻約為800Ω，當(dāng)皮膚出汗時(shí)，電阻還要低。一般情況下，規(guī)定36V以下電壓為安全電壓。如果在金屬架或潮濕的場(chǎng)所工作，那么安全電壓等級(jí)還要降低，通常為24V或12V。2、電磁傷害人體在電磁場(chǎng)的作用下，可吸收輻射能量。當(dāng)電磁場(chǎng)的強(qiáng)度高到一定數(shù)值時(shí)，就會(huì)對(duì)人體組織造成不同程度的傷害。3、靜電傷害課時(shí)計(jì)劃副頁(yè)第頁(yè)共頁(yè)授課內(nèi)容時(shí)間分配靜電有對(duì)人有利的一面，也有