三相交流電教學(xué)案

教師課時授課方案（教案）

授課順序編號：QD-0505-12

授課日呼

節(jié)次/

授課班級

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：_______________________________________________________________

考核對象：_________________________________________________________________________

復(fù)習(xí)舊課要點：_____________________________________________________________________

新課難點、重點與解決措施：________________________________________________________

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時間

授課內(nèi)容

分配

5.1三相交流電源

一、教學(xué)目標(biāo)

1、了解三相交流電的產(chǎn)生。

2、理解三相正弦量、相序的概念。

3、了解中性線的概念。

二、教學(xué)重點、難點分析

重點：

1、三相電路中相電壓、線電壓的關(guān)系。

難點：

同重點。

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；

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)過程

I.導(dǎo)入

一、復(fù)習(xí)提問

通過提問討論的方式共同復(fù)習(xí)“正弦交流電的產(chǎn)生”過程，以及正

弦交流電的重要的參數(shù)及表示方法，

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提問：

1.在交流電產(chǎn)生的過程中，矩形線圈轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中

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）

2.兩個完全一樣的交流發(fā)電機(jī)，其矩形線圈也以一樣的轉(zhuǎn)速

勻速轉(zhuǎn)動，那么這兩個發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的交變電動勢有何異同（交變

電動勢的頻率、最大值一樣；到達(dá)最大值的時刻不同）

3.如果把三個一樣的矩形線圈固定在同一軸上，并使之在勻

強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動，這三個線圈是否都產(chǎn)生電動勢為什么（產(chǎn)生，穿過

每個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：

11、三相交流發(fā)電機(jī)的鐵心及電樞磁場較單相發(fā)電機(jī)利用充分；

12、作為三相交流電負(fù)載的三相電動機(jī)比單相電機(jī)性能好，易維護(hù),

運(yùn)轉(zhuǎn)時比單相發(fā)電機(jī)的振動小；

13、理論和實踐證明：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；

人4、采用三相四線制輸電，用戶可得兩種不同的電壓；

15、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量使用交流電動機(jī)，三相電動機(jī)比單相電動機(jī)性

能平穩(wěn)可靠。

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n.新課

三相交流電源：簡言之，三相交流電源是三個單相交流電源按一定

方式的組合，這三個單相交流電源的頻率一樣、大小相等，相位彼此相

差120%

一、三相交流電動勢的產(chǎn)生

1.三相交流電的產(chǎn)生.

利用“提問3”引入新課，出示三相交流模型發(fā)電機(jī)，簡介其構(gòu)造

后，演示三相交變電流的

產(chǎn)生：將三個靈敏電流計

分別接到發(fā)電機(jī)的三個線

圈上，搖動發(fā)電機(jī)的線圈，

三個靈敏電流計都將擺

動.歸納實驗現(xiàn)象說明：

三個線圈均能產(chǎn)生交變電

動勢（電流計指針來回擺

動）.引導(dǎo)學(xué)生對比單、

三相交流發(fā)電機(jī)的異同.

（1）單相交流發(fā)電機(jī)圖1三相交流發(fā)電機(jī)原理示意圖

和三相交流發(fā)電機(jī)

單相發(fā)電機(jī)：只有一個線圈，產(chǎn)生一個交變電動勢。

三相發(fā)電機(jī)：有三個互成120。的線圈（分別用U1-U2,Vi-V2>W1-W2）,

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產(chǎn)生三個交變電動勢〔對應(yīng)三個線圈為eu、打、ew）每個線圈

產(chǎn)生交變電動勢的原理跟單相發(fā)電機(jī)的原理一樣。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

重做三相交變電流產(chǎn)生的演示實驗，搖動線圈盡量均勻.讓學(xué)

生仔細(xì)觀察三個電流計指針擺動的情況，并讓學(xué)生思考：三個電流

計指針擺動情況有何異同它們所反映的三個交變電動勢有何異同

引導(dǎo)學(xué)生分析：三個交變電動勢的特點：頻率一樣、最大值一

樣、到達(dá)最大值的時刻依次落后三分之一周期的形成原因

以eu為參考正弦量，則三相電動勢的瞬時表達(dá)式為

=Emsincot

=&sin(&-爭

2t兀

<ew=￡?,sin(?yz+-)

（式6-1）

13）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相交變電動勢的圖像，然后讓學(xué)生

運(yùn)用之前學(xué)習(xí)的相位差的知識，在同一坐標(biāo)系繪出落后T/3和2T/3周

期的W相和V相交變電動勢的波形圖。

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圖像直觀地表達(dá)了三相交變電流各相電動勢的異同。

三相電動勢隨時間按正弦規(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，約超前達(dá)最大值，又超前達(dá)最大值，這種

U-V-W-U的順序叫正序，假設(shè)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)成一個公共端點，叫做中性點（零點），

用N表示，如圖3所示。從中性點引出的導(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Ui、VKWI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"Yo”

表示。

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時

間

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分

配

1、相電壓Up與線電壓“

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Uw、Uvw.Uwu表示。

相電壓與線電壓參考方向的規(guī)定：

相電壓的正方向是由首端指向中點N,例如電壓Uu是由首端U1指向中點

N；線電壓的方向，如電壓Uw是由首端U1指向首端VI。

nJ端線（火線）

。N中線（零線）

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)時的電壓旋轉(zhuǎn)式量圖，如圖4所示。三個相電壓大小相

等，在相位上相差如。三個相電壓互相對稱。

3

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時間

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圖4二相四線制由源由壓旋轉(zhuǎn)式量圖

故兩端線U和V之間的線電壓應(yīng)該是兩個相應(yīng)的相電壓之差，即

C“UV—憂u—

1^vw="y—"w(

[uwu~u\v~uu

6-2)

線電壓的大小利用幾何關(guān)系可求得為

Uuv=2UuCOS30。=

同理可得：

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結(jié)論：三相電路中線電壓的大小是相電壓的石倍，其公式為

UL=拒Up（式

6-3）

可以看出線電壓Uw、Uvw>Uwu分別超前相應(yīng)的相電壓Uu、Uv>

Uw30。。三個線電壓彼此間相差二，線電壓也是對稱。

3

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。

in.小結(jié)

1、對稱三相電動勢有效值相等，頻率一樣，各相之間的相位差為

27r

o

3

2、三相四線制的相電壓和線電壓都是對稱的。

3、線電壓是相電壓的百倍，線電壓的相位超前相應(yīng)的相電壓工。

6

授課順序教師課時授時云1船

授課班級

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：______________________________________________________________

考核對象：_________________________________________________________________________

復(fù)習(xí)舊課要點：_____________________________________________________________________

新課難點、重點與解決措施：________________________________________________________

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5.2三相負(fù)載的連接

一、教學(xué)目標(biāo)

1、掌握三相負(fù)載星形的產(chǎn)生。

2、理解三相正弦量、相序的概念。

3、了解中性線的作用。

二、教學(xué)重點、難點分析

重點：

負(fù)載為Y和4接法的三相對稱電路的求解方法。

難點：

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)過程

I.復(fù)習(xí)提問

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，可分為對稱三相負(fù)載和不對稱三相負(fù)載。各相

負(fù)載的大小和性質(zhì)完全一樣的教對稱三相負(fù)載；各相負(fù)載不同的教不對

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時

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間

分

_______________________________________________________________________Bd

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Yo表示。如圖1所示。

負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時，其線電壓與相電壓的關(guān)系：

UL=UYP（式6—4）

圖1三相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的電路

2、電路計算

負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)并具有中性線時，三相交流電路的每一相，就是一個單相交流電

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

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IP=兒=4=hv=（式6—5）

YZp

各相電流之間的相位差為也。

3

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)載通過同一

個電流，所以各相電流等于各線電流。

IL=IYP（式

6—7）

C.中性線

流過中性線的電流為iN=iv+iv+iw

對稱負(fù)載星形聯(lián)結(jié)，其各相相電流大小相等，相位相差互，作旋

3

轉(zhuǎn)矢量圖分析可的，三個相電流的旋轉(zhuǎn)矢量和

1N

即三個相電流瞬時值之和為：iN=0

注意：

1、對稱負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)時，〃=4+/丫+4=o

中性線電流為零，去掉中性線電路也可正常工作。為此，某些場合

常采用三相三線制電路供電，如三相電動機(jī)和三相變壓器。

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2、不對稱星形負(fù)載的三相電路，九=4+4+K70。

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)的不對稱負(fù)載的相電壓對稱。為了

保證負(fù)載的相電壓對稱，就不應(yīng)讓中性線斷開。因此，中性線內(nèi)不準(zhǔn)接

入熔斷器和閘刀開關(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兩根相線之間，負(fù)載的這種

連接方法叫做三角形聯(lián)結(jié)，用符號表示。如圖2所示。

??二相仔都佐二傳刑寐結(jié)

三角形聯(lián)結(jié)中，相電壓與線電壓相等。

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uAP=u2（式6-8）

2、電路計算

A.相電流

對稱三相電源作用下，對稱負(fù)載的各相電流也使對稱的，

7-1-1一上

zuv

各相電流間的相位差仍為主。

3

B.線電流

當(dāng)對稱三相負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)時，線電流的大小為相電流的百倍,

12=同居（式6—9）

其相位關(guān)系如圖3所示

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IV.小結(jié)

1、對稱負(fù)載丫形聯(lián)結(jié)

在三相四線制電路，線電壓UL是負(fù)載相電壓UYP的百倍，即

U[=6Uyp

A.相電流各相電流大小相等/花=〃=4="絲，且相位差

Zp

為笞。

B.線電流線電流等于相電流。/,.=/%

2、對稱負(fù)載4形聯(lián)結(jié)

負(fù)載做△形聯(lián)結(jié)時只能形成三相三線制電路。顯然不管負(fù)載是否

對稱（相等），電路中負(fù)載相電壓UAP都等于線電壓S,即

UAP=UL

A.相電流各相相電流大小相等，即"，且相

zuv

位差為2二7r。

3

B.線電流線電流的大小為相電流的百倍，即j線電

流滯后對應(yīng)相電流J。

6

3、中性線的作用。

V.作業(yè)

教師課時授課方案（教案）

授課班級

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：______________________________________________________________

考核對象：_________________________________________________________________________

復(fù)習(xí)舊課要點：_____________________________________________________________________

新課難點、重點與解決措施：________________________________________________________

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5.3三相電路的功率

一、教學(xué)目標(biāo)

1、掌握三相功率的計算。

二、教學(xué)重點、難點分析

重點：

對稱三相交流電路功率的計算。

難點：

同重點。

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)過程

I.復(fù)習(xí)穩(wěn)固

復(fù)習(xí)上節(jié)知識，通過講解課后習(xí)題，復(fù)習(xí)“三相負(fù)載分別作丫聯(lián)結(jié)、△

聯(lián)結(jié)時的相電壓、相電流、線電壓、線電流的關(guān)系”。

n.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)過的方法計算。

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各相電壓、相電流及功率因數(shù)入（=COS0）的值，則負(fù)載消耗總功率為

P=Uu［ucos（pu+Uytycos（py+UwcosOw

所以，對稱三相交流電路中負(fù)載所消耗的總功率可以寫成

P=3Uplpcos為

（式6—10）

式中Up—負(fù)載的相電壓，單位是伏［特］,符號為V；

Ip——流過負(fù)載的相電流，單位是安［培］,符號為A；

<p——相電壓與相電流之間的相位差，單位是弧度，符號為rad;

P——三相負(fù)載總的有功功率，單位是瓦［特］,符號為W。

由上式可知，對稱三相電路總有功功率為一相有功功率的三倍。

實際工作中，測量線電壓、線電流較為方便，三相電路總功率常用下式

計算

P=圓3cose（式6—

11）

注意：

1、對稱負(fù)載為星形活三角形聯(lián)結(jié)式，線電壓是一樣的，相電流是不相

等的。三角形聯(lián)結(jié)時的線電流為星形聯(lián)結(jié)時線電流的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

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2、之間的相位差。也就是說，功率因數(shù)是指每相負(fù)載的功率因數(shù)。

3、同單相交流電路一樣，三相負(fù)載中既有耗能元件，又有儲能元

4、三相電路的無功功率為。=瘋/2，sine（式6—12）

視在功率為S=?3（式6—13）

三者間的關(guān)系為S=J產(chǎn)+。2（式6—14）

III.例題講解，穩(wěn)固練習(xí)

【例題】有一對稱三相負(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)時的功率PY；

(2)負(fù)載做三角形聯(lián)結(jié)時的功率PA。

解：每相阻抗均為同=巧棗=10^，功率因數(shù)

R八.

=cos0=0=O.6

(1)負(fù)載做星形聯(lián)結(jié)時：

相電壓%=學(xué)=220V

J3

線電流等于相電流[YL=/YP=二22A

負(fù)載的功率P、=73<7YL^YLcos。=8.7kW

(2)負(fù)載做三角形聯(lián)結(jié)時：

相電壓等于線電壓UAP=UAL=380V,

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相電流/“=胃=38八

線電流/AL=V3/AP=66A

負(fù)載的功率cos<p=26kW

為尸丫的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-P\+P2+Pi

在對稱三相電路中，無論負(fù)載是星形聯(lián)結(jié)還是三角形聯(lián)結(jié)，由于各

相負(fù)載一樣、各相電壓大小相等、各相電流也相等，所以三相功率為

P=3UPIpcos<p=百UJLcos夕

其中9為對稱負(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)

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5.4安全用電

一、教學(xué)目標(biāo)

2、了解安全用電常識。

3、掌握常用安全用電措施。

二、教學(xué)重點、難點分析

重點：

1、安全用電常識及相關(guān)防護(hù)措施。

難點：

同重點。

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)過程

I.復(fù)習(xí)穩(wěn)固

復(fù)習(xí)：我國市電供電電壓、頻率；三相負(fù)載分別作丫聯(lián)結(jié)、△聯(lián)結(jié)

時的相電壓、線電壓等。

隨著科學(xué)的開展，家用電器大量普及，現(xiàn)代生活已離不開電。但由

于人們?nèi)狈Π踩秒娭R的了解，電氣事故不斷發(fā)生，給國家、個

人帶來不可挽回的損失。因此，學(xué)習(xí)安全用電常識是十分必要的。

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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，是電流通過人體發(fā)生觸電

事故，輕者受傷，重者死亡。

實踐證明，頻率為50?100Hz的電流最不安全。假設(shè)人體通過50mA

的工頻電流就會有生命不安全。當(dāng)通過人體的電流為30至40mA,電

擊時間為1?2min,觸電者會出現(xiàn)心跳不規(guī)律，血壓上升，強(qiáng)烈痙攣，

知覺消失。當(dāng)通過人體的電流為40?500mA,電擊時間超過0.Is,觸

電者可能發(fā)生心室纖顫，知覺消失，以至死亡。

觸電對人體的傷害程度，主要由通過人體的電流來決定。通過人體

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800C,當(dāng)皮膚出汗時，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

的場所工作，那么安全電壓等級還要降低，通常為24V或12V。

2、電磁傷害

人體在電磁場的作用下，可吸收輻射能量。當(dāng)電磁場的強(qiáng)度高到一

定數(shù)值時，就會對人體組織造成不同程度的傷害。

3、靜電傷害

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