第4章 第1節(jié) 三相交變電流

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1、第4章第1節(jié)三相交變電流 第1節(jié)三相交變電流 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)脈絡(luò) 1?了解三相交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造與類型. 2 ?了解三相交變電流的產(chǎn)生過程及其 變化規(guī)律. 3 ?了解三相交變電源與負(fù)載的連接方 式，線電壓與相電壓的關(guān)系.(重點(diǎn)、難 點(diǎn)) 4?了解三相交變電流在生產(chǎn)、生活中 的廣泛應(yīng)用 三相交 變電流三相交變 電流的產(chǎn)生發(fā)電機(jī)構(gòu)造發(fā)電原理變化 規(guī)律電源與負(fù)載 的連接方式星形接法三角形接法 三相交變電流 ［先填空］ 1. 三相交流發(fā)電機(jī) ⑴發(fā)電機(jī)組成、分類 概念 同時(shí)產(chǎn)生出三相獨(dú)立的交變電流的發(fā)電機(jī) 組成 電樞線圈和磁極 分類 旋轉(zhuǎn)磁極式 旋轉(zhuǎn)電樞式

2、 輸出功率大 輸出功率小 (2)繞組特點(diǎn) 三個(gè)繞組具有相同的匝數(shù)、繞向，互成120°角. 2. 三相交變電流的產(chǎn)生 (1) 旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī) 圖4-1-1 (2) 三相交流電的產(chǎn)生原理 旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)的三個(gè)線圈按如圖4—1一1所示的方式排列，當(dāng)此轉(zhuǎn)子 在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，三個(gè)線圈都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值、周 期和頻率都相同?由于三個(gè)線圈平面在空間互成120。角，所以它們到達(dá)峰值(或 零值）的時(shí)刻不同，將依次落后三分之二個(gè)周期. ⑶圖象 圖4-1-2 3?電源與負(fù)載的連接方式 ⑴常用的兩種連接方式：三相四線制星形接法、三相三線制星形接法. （2）線電壓

3、和相電壓 ① 線電壓：火線與火線之間的電壓，一般為380 V. ② 相電壓：火線與中線之間的電壓，一般為220 V. ③ 兩者關(guān)系：在星形接法中U線巳就相. ［再判斷］ 1 ?三相交流發(fā)電機(jī)的三個(gè)線圈的每一個(gè)線圈都可以單獨(dú)向外供電.（V） 2?三相交流發(fā)電機(jī)的三個(gè)線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)不同時(shí)到達(dá)最大值.（V） 3?三相交流發(fā)電機(jī)線圈釆用星形接法時(shí)，負(fù)載也必須釆用星形連接.（X） ［后思考］ 你知道你們家鄉(xiāng)的照明電壓是多少嗎？它是什么電壓？ 【提示】 生活中的照明電壓是220 V，它是相電壓. ［合作探討］ 在日常生活中，我們能看到電視機(jī)、洗衣機(jī)等用電器的電源插頭有三只引 腳，

4、而錄音機(jī)、影碟機(jī)等用電器的電源插頭只有兩只引腳. 探討1:這些用電器用的是三相交變電流還是單相交變電流？ 【提示】三相電廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)居民用電在多數(shù)情況下都是單相的■與 此相應(yīng)，三相插頭和插座多用于工業(yè)，而單相插頭和插座那么多用于一般家庭、 學(xué)校和事業(yè)單位■但為平安起見，一般家用或辦公用電器的外殼上都接地線，以 保證萬(wàn)一發(fā)生漏電時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致接觸電器的人體遭受電擊■這樣的電器，其電源 插頭都做成三只引腳，如電冰箱、洗衣機(jī)、電熨斗等■其中一個(gè)較粗或較長(zhǎng)的引 腳是專門用于接地的，而另外兩只腳那么用于和單相電源的火線與零線接通■因 此，與之配套的插座也一律是三孔的. 探討2：三相的“相〃是什么

5、意思？ 【提示】 相，就是電源組；三相，就是3個(gè)電源組. 探討3：三相交流發(fā)電機(jī)和單相發(fā)電機(jī)有何相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？ 【提示】單相發(fā)電機(jī)只有一組線圈，只產(chǎn)生一相交變電動(dòng)勢(shì)■三相交流發(fā) 電機(jī)有三組互成120°的線圈，產(chǎn)生三相獨(dú)立的交變電流，每組線圈產(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，都是靠線圈和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，利用電 磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生交變電流. ［核心點(diǎn)擊］ 1. 三相交變電流的產(chǎn)生 三相交流發(fā)電機(jī)內(nèi)裝有三個(gè)完全相同的線圈，三個(gè)線圈平面互成120。角放 置在同一磁場(chǎng)中?以旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)為例，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，等效于 定子線圈做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，由于定子的三個(gè)線圈相同，三個(gè)線

6、圈平面在空間 互成120。角.故能產(chǎn)生三相交變電流. 2. 三相電流的異同 （1）相同點(diǎn)： ① 同為正弦式交流電，E =\'2E 最大 有效. ② 具有相同的周期. ③ 具有相同的峰值和有效值. ④ 相鄰兩相間有相同的相位差. 1 ⑵不同點(diǎn)：它們到達(dá)最大值（或零值）的時(shí)刻不同，依次落后3個(gè)周期. 3. 瞬時(shí)值表達(dá)式 三個(gè)繞組（AX.BY.CZ）中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用函數(shù)分別表示為eA=Em sin 血，eB=Em sin伽—乎），eC=Em sin（et—警）. 4. 圖象描述 圖4-1-3 5. 電源與負(fù)載的幾種連接方式及特點(diǎn) 負(fù)載 特點(diǎn) 三相負(fù)載對(duì)稱 三

7、相負(fù)載不對(duì)稱 有無(wú) 中線中有電流，必須 中線中無(wú)電流，可以去掉 中線 保存中線 三相三線制星形接法 三相三線制三角形接 連接 法 三相四線制星形接法 方式 線相 u =J3u 線 V 相 U =U 線 相 U =例 線 U 相 關(guān)系 I =I 線 相 I =回 線 相 I =1 線 相 1以下關(guān)于三相交變電流的產(chǎn)生原理的說法中正確的選項(xiàng)是（） A?發(fā)電機(jī)中3個(gè)繞組具有相同的匝數(shù)和繞向，互成60° B?在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，每個(gè)繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值和周期都相同 C?在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，某時(shí)刻每個(gè)繞

8、組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值相同 D.在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，每個(gè)繞組獨(dú)立產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值、最大值、周 期都不相同 【解析】 三個(gè)繞組匝數(shù)相同，繞向相同，互成120。，所以每個(gè)繞組產(chǎn)生 的電動(dòng)勢(shì)最大值相同，周期頻率相同，但瞬時(shí)值不同，到達(dá)最大值的時(shí)間依次落 后 T/3，B 對(duì)，A、C、D 錯(cuò). 【答案】B 2 ?以下關(guān)于三相交流發(fā)電機(jī)的說法中，正確的選項(xiàng)是（） A?三個(gè)線圈都不可以單獨(dú)向外供電 B?三個(gè)線圈發(fā)出交流電的有效值的時(shí)間依次相差T/3 C?三個(gè)線圈發(fā)出交流電的瞬時(shí)值的時(shí)間依次相差T/3 D?三個(gè)線圈發(fā)出交流電的最大值的時(shí)間依次相差T/3 【解析】產(chǎn)生三相交變電流的三個(gè)線

9、圈是相互獨(dú)立的，每一個(gè)都相當(dāng)于一 個(gè)獨(dú)立的電源可以單獨(dú)供電，只是它們到達(dá)最大值的時(shí)間依次相差三分之一周 期，故A錯(cuò)誤，D正確；三個(gè)線圈發(fā)出交流電的有效值任何時(shí)刻都相同，B錯(cuò) 誤；由三相交變電動(dòng)勢(shì)的圖象（如圖）可知：選項(xiàng)C錯(cuò)誤. 【答案】D 3. 在三相交流電源上按星形接法連接相同的負(fù)載1、2、3,如圖4-1-4 所示，価'是中性線?負(fù)載1上的電壓為220 V，電流為15 A ?現(xiàn)以I表示中 性線上的電流，U表示P、Q兩點(diǎn)間的電壓，那么（ ） 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002088】 A? I=15 A, U=440 V B? I=45 A, U=380 V C? I=0, U=440 V D? I=0, U=380 V 圖 4-1—4 【解析】 負(fù)載使用的星形接法，相電壓與線電壓的關(guān)系是U線二羽U相， 因?yàn)橄嚯妷簽?20 V,所以線電壓為380 V,P、Q間的電壓為線電壓；由于三相 負(fù)載對(duì)稱，所以中性線上電流為0. 【答案】D 區(qū)分星形接法與三角形接法 區(qū)分星形接法還是三角形接法的關(guān)鍵是看每相負(fù)載兩端分別與什么線連接， 假設(shè)三相負(fù)載連接于一點(diǎn)，負(fù)載的另一端分別與三根相線相連，那么屬于星形連 接，假設(shè)三相負(fù)載每相兩端都分別連接兩根相線，那么屬于三角形接法.