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1、项目三 三相电源在自动卷帘门中的应用,2,4,3.1 项目目标,3.2 工作情境,3.3 理论知识,3.4 实践知识三相电路电压、电流的测量,3.5 项目实施,返回,3.1 项目目标,知识目标 掌握三相交流电的基本理论知识。 能力目标 熟悉电气工具的使用方法和电工布线的基本规范，掌握三相电力电路的连接方法，掌握安全用电的基本知识。 情感目标 培养学生的用电安全意识和电气操作职业素养。,返回,3.2 工 作 情 境,图31 所示三相异步电动机正反转控制电路为自动卷闸门的驱动电路，是基本的电气动力电路之一，在日常生活和工作中得到了广泛的应用，本节学生将在学习和连接此电路的过程中掌握三相交流电路的基
2、本理论和电气控制线路连接的基本操作。,返回,3.3 理 论 知 识,3.3.1 三相电源 一、三相电源 目前我国乃至世界各国电力系统在发电、输电和配电方面大多采用三相制。三相制就是由三相电源供电的体系。而对称三相电源是由三个等幅值、同频率、相位依次相差120的正弦电压源组成的，它们的电压为： 式中， U m为每相电源电压的最大值。,下一页,返回,3.3 理 论 知 识,若以A 相电压U A作为参考，则三相电压的相量形式为： 可以看出：三相电压相位依次相差120，其中A 相超前于B 相，B 相超前于C 相，C相超前于A 相，这种相序称为正序或顺序，本书中主要讨论正序的情况。若相位依次超前120，
3、即B 相超前于A 相，C 相超前于B 相，这种相序称为负序或逆序。 对称三相电源的波形及相量图如图32 所示。,上一页,下一页,返回,3.3 理 论 知 识,二、三相电源的连接 三相电源的三相绕组的连接方式有两种：一种是星形（又叫Y 形）连接，一种是三角形（又叫形）连接，如图33 所示。对三相发电机来说，通常采用星形接法；三相变压器通常采用三角形连接。 图33（a）所示的星形连接中，从中点引出的导线称为中线，从端点A、B、C 引出的三根导线称为端线或火线，这种由三根火线和一根中线向外供电的方式称为三相四线制供电方式。除了三相四线制连接方式以外，其他连接方式均属三相三线制。,上一页,下一页,返回
4、,3.3 理 论 知 识,线电压和相电压的相量关系如图34 所示。 根据分析，星形连接中各线电压U L与对应的相电压UP 的相量关系为： 即各线电压U L相位均超前其对应的相电压UP 相位30，且满足U L = 3 UP 。,上一页,下一页,返回,3.3 理 论 知 识,图33（b）所示的三角形连接中，是把三相电源依次按正负极连接成一个回路，再从端子A、B、C 引出导线。三角形连接的三相电源的相电压和线电压、相电流和线电流的定义与星形电源相同。显然，三角形连接的相电压与线电压相等，即： 3.3.2 三相负载 三相负载可以是三相电器，如三相交流电动机等，也可以是单向负载的组合，如电灯。三相负载的
5、连接方式也有两种：星形连接和三角形连接。当这三个阻抗相等时，称为对称三相负载。,上一页,下一页,返回,3.3 理 论 知 识,将对称三相电源与对称三相负载进行适当的连接就形成了对称三相电路。根据三相电源与负载的不同连接方式可以组成YY、Y、Y、连接的三相电路。如图35（a）、（b）分别为YY 连接方式和Y连接方式。 三相负载中的相电压和线电压、相电流和线电流的定义为：相电压、相电流是指各相负载阻抗的电压、电流。三相负载的三个端子A、B、C向外引出的导线中的电流称为负载的线电流，任意两个端子之间的电压称为负载的线电压。,上一页,下一页,返回,3.3 理 论 知 识,一、三相负载的星形连接 三相负
6、载的星形连接方式如图35（a）所示， Z A 、 Z B 、 Z C 表示三相负载，若 Z A = Z B = ZC = Z ，称其为对称负载；否则，称其为不对称负载。三相电路中，若电源和负载都对称，称为三相对称电路。 在三相四线制电路中，负载相电流等于对应的线电流，即：,上一页,下一页,返回,3.3 理 论 知 识,如果忽略导线阻抗，则各相电流为： 如果负载对称，即Z A = Z B = ZC = Z ，则在三相对称电路中有：,上一页,下一页,返回,3.3 理 论 知 识,在三相四线制电路中，负载的相电压与线电压的关系仍为： 由此可见，相电压对称时，线电压也一定对称。线电压的有效值是相电压有
7、效值的3 倍，相位依次超前对应相电压相位30，计算时只要算出 U AB就可依次写出U BC 、 U CA 。,上一页,下一页,返回,3.3 理 论 知 识,二、三相负载的三角形连接 三相负载的三角形连接方式如图36（a）所示， Z AB 、 Z BC 、 Z CA分别为三相负载。 显然负载三角形连接时，负载相电压与线电压相同，即：,上一页,下一页,返回,3.3 理 论 知 识,设每相负载中的电流分别为I AB 、 I BC 、 I CA ，线电流为 I A、 I B 、 I C 。则负载相电流为：,上一页,下一页,返回,3.3 理 论 知 识,如果三相负载为对称负载，即Z A B= Z BC
8、= ZCA = Z ，则有： 三角形连接时相电流和线电流的相量图如图36（b）所示，由相量图可知相电流与线电流的关系为：,上一页,下一页,返回,3.3 理 论 知 识,由于相电流是对称的，所以线电流也是对称的，即 I A+ I B + I C = 0。只要求出一个线电流，其他两个可以依次写出。线电流有效值是相电流有效值的3 倍，相位依次滞后对应相电流相位30。 3.3.3 三相电路的功率 一、有功功率的计算 无论三相负载是否对称，也无论负载是星形连接还是三角形连接，一个三相电源发出的总有功功率等于电源每相发出的有功功率之和，一个三相负载接受的总有功功率等于每相负载接受的有功功率之和，即,上一页
9、,下一页,返回,3.3 理 论 知 识,当负载对称时，各相的有功功率是相等的，所以总的有功功率可表示为： 实际上，三相电路的相电压和相电流有时难以获得，但在三相对称电路中，负载星形连接时， U L = 3U P 、 I L = I P ；负载三角形连接时， U L = U P 、 I L =3 I P 。所以，无论负载是哪种接法，都有：,上一页,下一页,返回,3.3 理 论 知 识,所以上式又可表示为： 式中， U L 、 I L分别是线电压和线电流， cos 仍是每相负载的功率因数。因为线电压和线电流便于实际测量，而且三相负载铭牌上标识的额定值也均是指线电压和线电流，所以上式是计算有功功率的
10、常用公式。但需注意的是：该公式只适用于对称三相电路。,上一页,下一页,返回,3.3 理 论 知 识,二、无功功率的计算 三相负载的无功功率等于各相无功功率之和，即： 当负载对称时，各相的无功功率是相等的，所以总的有功功率可表示为：,上一页,下一页,返回,3.3 理 论 知 识,三、视在功率的计算 三相负载的视在功率为： 对称三相电路的视在功率为：,上一页,下一页,返回,3.3 理 论 知 识,四、瞬时功率的计算 三相电路的瞬时功率也为三相负载瞬时功率之和，对称三相电路各相的瞬时功率分别为：,上一页,下一页,返回,3.3 理 论 知 识,上式表明，对称三相电路的瞬时功率是定值，且等于平均有功功率
11、，这是对称三相电路的一个优越性能。如果三相负载是电动机，由于三相瞬时功率是定值，因而电动机的转矩是恒定的，因为电动机转矩的瞬时值是与总瞬时功率成正比的。从而避免了由于机械转矩变化引起的机械振动，因此电动机运转非常平稳。,上一页,返回,3.4 实践知识三相电路电压、电流的测量,一、三相负载星形连接测量 （1）对称负载（每相三盏灯）的情况。 （2）不对称负载（A、B、C 相分别一盏灯、二盏灯、三盏灯）的情况。 （3）电路图，如图311 所示。 （4）记录星形负载电路数据，并填入表31。 二、三相负载三角形连接测量 （1）三相负载三角形连接相电流的测量电路，如图312 所示。 （2）三相负载三角形连
12、接线电流的测量电路，如图313 所示。,下一页,返回,3.4 实践知识三相电路电压、电流的测量,将以上测量数据记入表32 中。 三、测量注意事项 （1）本测量采用线电压均调为220 V。 （2）测量时注意人身安全，不可接触导电部件，防止意外事故发生。必须严格遵守先接线后通电、先断电后拔线的实验操作规则。 （3）每次接线完毕，同组同学应自查一遍，然后由指导教师检查后，方可接通电源。,上一页,返回,3.5 项 目 实 施,一、分组 将学生进行分组，通常3 5 人一组，选出小组负责人，下达任务。 二、讲解项目原理及具体要求 具体要求： （1）正反转控制电路接线图识别。 （2）正反转控制电路安装。 （
13、3）电路调试。,下一页,返回,3.5 项 目 实 施,三、学生具体实施 学生根据项目内容，分组讨论，查阅资料，给出总体设计方案，到实验实训室进行相关测量实验，在以上过程中，教师要起主导作用，实时指导，并控制项目实施节奏，保证在规定课时内完成该项目。 四、学生展示 学生可以以电子版PPT、图片或成品的形式对本组的项目实施方案进行阐述，对项目实施成果进行展示。,上一页,下一页,返回,3.5 项 目 实 施,五、评价 项目评价以自评和互评的形式展开，填写项目自评互评表，教师整体对该项目进行总结，对好的进行表扬，差的指出不足。 在项目具体实施过程中，所需项目方案实施计划单、材料工具清单、项目检查单和项目评价单见书后附录A、B、C、D。,上一页,返回,图31 自动卷闸门驱动电路原理图,返回,图32 对称三相电源的波形及相量图,返回,图33 三相电源的两种连接方式,返回,图34 三相电源星形连接时电压相量图,返回,图35 电源与负载的不同连接方式,返回,图36 负载三角形连接及相、线电压相量图,返回,图311 三相星形负载电路,返回,表31 三相负载星形连接测量数据,返回,图312 三相负载三角形连接相电流测量,返回,图313 三相负载三角形连接线电流测量,返回,表32 三相负载电路测量,返回,谢谢观赏,
