Giáo án Công nghệ 12 Bài 23: Mạch điện xoay chiều ba pha (2 tiết)

C hương 5. Mạch điện xoay chiều ba pha Bài 23 Mạch điện xoay chiều ba pha (2 tiết) A/ Mục tiêu bài học 1.Kiến thức: Qua bài giảng,HS phải: - Hiểu được nguồn điện ba pha và các đại lượng đặc trưng của nguồn điện ba pha. - Hiểu được sơ đồ nguồn điện và tải đấu hình sao và hình tam giác. - Hiểu được các quan hệ giữa đại lượng dây và đại lượng pha. 2.Kỹ năng: Vẽ được sơ đồ nối nguồn điện và tải thành hình sao,hình tam giác.Giải thích được các đại lượng dây,pha trên sơ đồ. 3.Thái độ: Qua bài học,HS có ý thức tìm hiểu mạch điện xoay chiều ba pha trong thực tế và liên hệ với bài học. B/ Chuẩn bị cho bài giảng 1.Chuẩn bị nội dung: - Nghiên cứu bài 23 SGK. - Nghiên cứu SGK Vật lý lớp 12 liên quan đến bài học. 2.Chuẩn bị đồ dùng dạy học: - Tranh vẽ Máy phát điện xoay chiều ba pha và sơ đồ hình 23-1,hình 23.2,hình 23.3 SGK. - Mô hình Máy phát điện xoay chiều ba pha,động cơ điện xoay chiều ba pha. C/ Tiến trình dạy và học I.Cấu trúc và phân bố bài giảng: Bài giảng được phân bố trong 2 tiết gồm các nội dung sau: *Tiết1: Gồm 2 nội dung: + Khái niệm về mạch điện xoay chiều ba pha. + Cách nối nguồn điện và tải ba pha. *Tiết 2: Gồm 2 nội dung: + Sơ đồ mạch điện ba pha. + Ưu điểm của mạch điện ba pha 4 dây. *Trọng tâm của bài: Cách nối tải ba pha,ưu điểm của mạch điện ba pha 4 dây. II.Các hoạt động dạy học: Tiết1 Khái niệm về mạch điện xoay chiều ba pha Cách nối nguồn điện và tải ba pha 1/ổn định lớp: (1phút) 2/Kiểm tra bài cũ: (7phút) Câu hỏi: Em hãy nêu khái niệm về hệ thống điện quốc gia? Tại sao trên sơ đồ hệ thống điện lại đặt ở đầu đường dây trạm tăng áp,ở cuối đường dây trạm hạ áp? 3/Đặt vấn đề vào bài mới: (1phút) Ngày nay dòng điện xoay chiều ba pha được sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất.Vậy mạch điện ba pha là mạch điện như thế nào?Cách nối các nguồn ba pha và tải ba pha ra sao?Các quan hệ đại lượng dây pha thế nào Chúng ta hãy nghiên cứu bài 23. 4/Nội dung bài giảng: *Hoạt động 1 : (23phút) Tìm hiểu mạch điện xoay chiều ba pha Hoạt động của giáo viên và học sinh Nội dung bài học - GV giới thiệu các thành phần của mạch điện xoay chiều ba pha: (Nguồn điện ba pha và tải ba pha). - GV dùng sơ đồ hình 23-1 để giới thiệu về máy phát điện ba pha. Câu hỏi; Em có nhận xét gì về các cuộn dây AX,BY,CZ ? eA eB eC - GV dùng sơ đồ hình 23-2 và hỡnh 23-3 để minh hoạ sự lệch pha giữa các pha,đồng thời đưa ra biểu thức sđđ của các cuộn dây. eB = Emsinωt ; eC = Emsin( ωt - ) ; eA= Emsin(ωt - ) I/Khái niệm về mạch điện xoay chiều ba pha. 1.Nguồn điện ba pha. -MPĐ ba pha gồm 3 dây quấn AX,BY,CZ.Mỗi dây quấn là một pha (Dây quấn pha A ký hiệu là AX,pha B là BY và pha C là CZ).Các dây quấn này đặt lệch nhau một góc 1200 trong không gian. - Khi quay nam châm điện với tốc độ không đổi,trong dây quấn mỗi pha xuất hiện sđđ xoay chiều một pha.Các sđđ này bằng nhau về biên độ,tần số nhưng lệch pha nhau một góc 1200 hay về thời gian là 1/3 chu kỳ. 2.Tải ba pha Tải ba pha thường là các động cơ điện ba pha,các lò điện ba phaTổng trở của các pha A,B,C của tải là ZA,ZB,ZC. *Hoạt động 2 : (10phút) Tìm hiểu cách nối nguồn điện và tải ba pha. Hoạt động của giáo viên và học sinh Nội dung bài học - GV yêu cầu HS quan sát hình 23-4 SGK và đặt câu hỏi: Trên hình 23-4 ta thấy mỗi pha của MPĐ nối riêng rẽ với tải,ta có mạch điện ba pha không liên hệ nhau,cách nối dây này trong thực tế ít dùng.Em hãy giải thích vì sao? - HS suy nghĩ trả lời,Sau đó GV nhận xét và kết luận. - GVdiễn giảng: Thông thường,người ta nối ba pha của nguồn điện,ba pha của tải thành hình sao hoặc tam giác. - GV dùng sơ đồ hình 23-5 a,b,c giải thích cho HS về cách nối sao và tam giác. - GV yêu cầu HS phát biểu về cách nối nguồn và tải ba pha hình sao và hình tam giác. - GV vẽ sơ đồ nối tải ba pha hình sao và hình tam giác lên bảng và yêu cầu HS vẽ vào vở. II/Cách nối nguồn điện và tải ba pha. 1.Cách nối nguồn điện ba pha. a/Nối hình sao. Nối nguồn ba pha hình sao là chập ba điểm cuối của ba pha(X,Y,Z) thành điểm O gọi là điểm trung hòa.Các điểm A,B,C nối với dây dẫn điện thế nơi tiêu thụ (Các dây đó gọi là các dây pha hay dây nóng).Dây nối từ điểm trung hòa đến điểm trung hòa của tải gọi là dây trung hòa hay dây lạnh. ( Sơ đồ hình 23-5a là nối hình sao.Sơ đồ hình 23-5b là nối hình sao có dây trung hòa). b/Nối hình tam giác. Nối nguồn hình tam giác là nối điểm đầu của pha này với điểm cuối của pha kia(BX,CY,AZ). Như vậy,khi nối hình tam giác chỉ có ba dây pha,không có dây trung hòa. (Sơ đồ hình 23-5c là sơ đồ nối nguồn hình tam giác). 2.Cách nối tải ba pha. Tương tự như nối nguồn ba pha. *Hoạt động 3 : (3phút) Tổng kết tiết học - GVtổng hợp tiết học theo đề mục và nhấn mạnh đặc điểm của cách nối sao và tam giác. - Yêu cầu HS ôn lại đại lượng dây,đại lượng pha và quan hệ giữa chúng ở SGK Vật lý lớp 12 để chuẩn bị kiến thức cho tiết 2 của bài học. Tiết2 Sơ đồ mạch điện ba pha Ưu điểm của mạch điện ba pha 4 dây. 1/ổn định lớp: (1phút) 2/Kiểm tra bài cũ: (7phút) Câu hỏi: 1/Trình bày khái niệm về mạch điện xoay chiều ba pha? 2/Vẽ sơ đồ nối nguồn ba pha và tải ba pha hình sao? Cho biết dây trung hòa và dây pha trên sơ đồ? 3/Đặt vấn đề vào bài mới: (1phút) ở tiết học trước chúng ta đã biết cách nối nguồn ba pha và tải ba pha thành hình sao và hình tam giác.Như vậy ta có thể nối nguồn hình sao,tải hình saohoặc nguồn hình sao,tải hình tam giác .có được không?Các đại lượng liên quan và ưu nhược điểm của mạch ba pha bốn dây như thế nào,chúng ta hãy nghiên cứu trong tiết học này. 4/Nội dung bài giảng: *Hoạt động 1 : (8 phút) Tìm hiểu các sơ đồ mạch điện ba pha Hoạt động của giáo viên và học sinh Nội dung bài học - GV hướng dẫn và yêu cầu HS vẽ các sơ đồ thường gặp: +Nguồn điện nối sao,tải nối sao. +Nguồn điện nối sao có dây trung hòa. +Nguồn điện nối sao,tải nối tam giác. - GV yêu cầu HS chỉ ra trên hình vẽ:Dây pha,dây trung hòa,điện áp pha,điện áp dây,dòng điện pha,dòng điện dây và dòng điện trong dây trung hòa. - GV yêu cầu HS trả lời nguồn điện và các tải ở sơ đồ hình 23-10 được nối hình gì? (+Nguồn điện nối sao có dây trung hòa. +Tải số 1 nối sao. +Tải số 2 nối tam giác. +Tải số 3 nối sao có dây trung hòa.) III/Sơ đồ mạch điện ba pha. 1.Sơ đồ mạch điện ba pha. a/Nguồn điện nối sao,tải nối sao. (Sơ đồ hình23-7) b/Nguồn điện và tải nối sao có dây trung hòa. Mạch điện này còn gọi là mạch điện ba pha bốn dây(ba dây pha và một dây trung hòa) (Sơ đồ hình23-8) c/Nguồn điện nối sao,tải nối tam giác. (Sơ đồ hình23-9) *Hoạt động 2 : ( 12phút) ứng dụng các quan hệ đại lượng dây và đại lượng pha để giải thích mạch điện ba pha. Hoạt động của giáo viên và học sinh Nội dung bài học - GV yêu cầu HS nêu định nghĩa đại lượng dây,đại lượng pha và các quan hệ giữa chúng. - HS suy nghĩ trả lời. - GV củng cố và kết luận - GV hướng dẫn HS giải bài tập ở ví dụ 1 . - GV từ đó dặt câu hỏi và yêu cầu HS trả lời Em hãy giải thích vì sao nguồn điện trong thực tế thường được nối hình sao? - GV yêu cầu HS làm ví dụ 2-SGK 2.Các quan hệ đại lượng dây và đại lượng pha. a/Khi nối hình sao: Id = IP ; Ud = UP b/Khi nối hình tam giác: Id = IP ; Ud = UP Trong đó: +IP là dòng điện pha (tức là dòng điện chạy trong mỗi pha). +Id là dòng điện dây (tức là dòng điện chạy trong dây pha). +UP là điện áp pha (tức là điện áp giữa dây pha và dây trung hòa). +Ud là điện áp dây(tức là điện áp giữa hai dây pha). Ví dụ1:Một MPĐ ba pha cóđiện áp mỗi dây quấn pha là 220V. +Nếu nối hình sao thì ta có hai trị số điện áp: UP = 220V Ud = UP = 380V +Nếu nối hình tam giác thì ta chỉ có một trị số điện áp: Ud = UP = 220V Ví dụ2: (SGK) *Hoạt động 3:(10 phút) Tìm hiểu về ưu điểm mạch điện ba pha bốn dây. Hoạt động của giáo viên và học sinh Nội dung bài học - GV căn cứ vào ví dụ ở mục trên để đưa ra ưu điểm của mạch điện ba pha bốn dây bằng các câu hỏi. GV đặt câu hỏi: +Trong gia đình chúng ta hiện nay thường sử dụng điện áp 220V.Đó là điện áp gì? +Theo em tải ba pha như thế nào là đối xứng?Trong thực tế,các tải này có đối xứng không?Dây trung hòa có tác dụng gì? - HS suy nghĩ trả lời. - GV nhấn mạnh hai ưu điểm trong SGK. - GV dựa vào hình 23-11 SGK để minh họa hai đặc điểm trên bằng cách đặt các câu hỏi: +Quan sát sơ đồ em hãy cho biết các tảI được đấu hình gì? +Nếu điện áp dây của nguồn Ud =380V thì điện áp pha đặt lên đèn bằng bao nhiêu? +Tại sao khi tắt các đèn pha C(lúc này tải trở thành không đối xứng),hầu như các đèn pha B và pha A vẫn sáng bình thường? IV/Ưu điểm của mạch điện ba pha bốn dây. Mạch điện ba pha bốn dây được sử dụng trong mạng điện sinh hoạt,nhờ có dây trung tính nên có các ưu điểm sau: 1/Tạo ra hai trị số điện áp khác nhau:điện áp dây và điện áp pha,vì thế rất thuận tiện cho việc sử dụng đồ dùng điện. 2/Các tải điện sinh hoạt thường không đối xứng(tổng trở các pha khác nhau khi tải các pha thay đổi).Tuy nhiên, do sử dụng mạng ba pha bốn dây,nhờ có dây trung tính nên điện áp pha trên các tải hầu như vẫn giữ được bình thường,không vượt quá điện áp định mức của đồ dùng điện. *Hoạt động 4 : ( 6 phút) Tổng kết và đánh giá - GV tổng kết và đánh giá cả hai tiết bài 23-SGK,trong đó nhấn mạnh các yêu cầu như mục tiêu đã đề ra. - GV gợi ý và hướng dẫn HS trả lời câu hỏi và làm bài tập của bài 23-SGK. - GV yêu cầu HS chuẩn bị bài 24-SGK. Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Hết Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ