高中物理第4章远距离输电第1节三相交变电流教学案鲁科版选修3-2(new)

第1节 三相交变电流

一、三相交流发电机

1．发电机组成、分类 概念

同时产生出三相独立的交变电流的发电机 组成

电枢线圈和磁极 分类

旋转磁极式 输出功率大 旋转电枢式 输出功率小

2．绕组特点

三个绕组具有相同的匝数、绕向，互成120°角。

二、三相交变电流的产生

1．产生:三个相同的线圈固定在一个铁芯上，线圈平面互成120°角,铁芯匀速转动时，就相当于三个线圈在磁场里切割磁感线，就产生三相交变电流。

2．特点：三个交变电动势的最大值和周期都相同，但是它们达到最大值(或零值）的时刻不同，依次落后错误!个周期。

三、电源与负载的连接方式

1．常用的两种连接方式 1.三相交流发电机内安装3组独立的互成120°

角的线圈，能同时产生出三相独立的交变电流.

2．发电机的三相绕组通常采用三相四线制连接

方式，若三相负载完全对称则中线电流为零，

可取消中线采用三相三线制。

3．三相电源的星形接法中火线与中线之间的电

压是相电压，火线与火线之间的电压是线电

三相四线制星形接法、三相三线制星形接法.

2．线电压和相电压

（1）线电压:火线与火线之间的电压,一般为380 V。

（2）相电压:火线与中线之间的电压,一般为220 V。

(3）两者关系:在星形接法中U线＝错误!U相。

1．自主思考——判一判

(1）三相交流发电机的三个线圈发出的三相交变电压，最大值、周期及达到最大值的时刻均相同。（×)

（2)三相交流发电机的三个线圈发出的三相交变电压，最大值、周期均相同，但达到最大值的时刻依次相隔错误!周期.(√）

（3）在三相交变电流中相电压和线电压一定相等。（×)

(4）若三个负载相同，则一般可用三相三线制星形接法。(√）

2．合作探究-—议一议

(1）三相的“相”是什么意思？三相交流发电机和单相发电机有何相同点和不同点?

提示：①相，就是电源组；三相，就是3个电源组.

②单相发电机只有一组线圈，只产生一相交变电动势。三相交流发电机有三组互成120°的线圈，产生三相独立的交变电流，但是每组线圈产生交变电动势的原理跟单相发电机的原理相同，都是靠线圈和磁场发生相对运动，利用电磁感应现象产生交变电流。

（2)三相交变电源中每一相电源的电动势峰值E m是否还是有效值的错误!倍？

提示：是。这是由于每个电动势都按照正弦规律变化。所以三相交变电源中峰值和有效值的关系和正弦交变电流相同.

（3)由电厂(变电所）到单位(或村庄)的输电线路通常有几根线?是相线还是零线？从单位的变压器引出的输电线通常有几根？到每个家庭的输电线通常有几根?

提示:①由电厂（变电所)到单位或村庄的输电线通常有三根,都是相线。

②从单位的变压器引出的输电线通常有四根，有三根相线，一根零线。

③到每个家庭的输电线通常有二根(也有四根的），一根相线和一根零线。

三相交变电流原理的

考查

1．三相电流的异同点

（1)相同量

①最大值、有效值；

②周期或频率。

（2)不同量:相位及达到最大值（或零值）的时刻。

2．瞬时值表达式

三个绕组(AX、BY、CZ)中产生的感应电动势可用函数分别表示为：

e A＝E

sin ωt，

m

e B＝E

sin错误!,

m

e C＝E

sin错误!。

m

3．e.t图像

三相交变电流的e­t图像如图4。1.1所示。

图4.1.1

1．下列关于三相交变电流的产生原理说法正确的是（）

A．发电机中3个绕组具有相同的匝数和绕向，互成60°角

B．在转动过程中,每个绕组产生的感应电动势的最大值和周期都不相同C．在转动过程中，每个绕组产生的感应电动势的有效值及瞬时值都相同D．发电机的三个绕组在转动过程中达到最大值的时间依次落后错误!T

解析：选 D 发电机中的三个绕组具有相同的匝数和绕向，且互成120°角，选项A错误；三个绕组由于匝数相同，所以产生的电动势的最大值相同，周期相同,但由于它们互成120°角,所以达到最大值的时间依次落后错误!个周期，故选项D正确，B、C错误。

2．（多选)关于三相交变电流,下列说法正确的是（）

A．三相交流发电机的三个线圈产生的交变电动势有相同的周期和最大值

B．三相交流发电机的三个线圈中每一个线圈都可以单独向外供电

C．三相交流发电机的三个线圈产生的电动势不同时到达最大值

D．三相交流发电机线圈采用星形接法时，负载也必须采用星形接法

解析：选ABC 三相交变电动势的周期和最大值都相同，三相交流发电机相当于三个独立的电源同时供电，三相交变电动势达到最大值的时间依次落后错误!个周期，选项A、B、C正确；三相交流发电机的线圈和负载既可以用同一种接法，也可以一个采用星形接法，另一个采用三角形接法，选项D错误。

三相交变电流的电路连接

方式

电源与负载的几种连接方式及特点

负载特点三相负载对称三相负载不对称

有无中线中线中无电流，可以去掉

中线中有电流必须

保留中线连接方式

三相三线制Y。Y接

法

三相三线制Y。△接

法

三相四线制Y。Y接

法

线相关系

U

线

＝错误!U相

I

线

＝I相

U

线

＝U相

I

线

＝错误!I相

U

线

＝错误!U相

I

线

＝I相［特别提醒]

（1)在电工学中,用黄、绿、红三色分别标记相序为A、B、C的相线，用黑色标记中线。

（2)在我国日常电路中，相电压是220 V，线电压是380 V.

（3）三相四线制输电中的中线不同于电器设备的接地线;前者有电流通过，后者只在电器设备漏电时起保护作用.