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 學習目標 知識脈絡 1?了解三相交流發(fā)電機的構造與類型. 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載的連接方 式，線電壓與相電壓的關系.(重點、難 點) 4?了解三相交變電流在生產(chǎn)、生活中 的廣泛應用 三相交 變電流三相交變 電流的產(chǎn)生發(fā)電機構造發(fā)電原理變化 規(guī)律電源與負載 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 ⑴發(fā)電機組成、分類 概念 同時產(chǎn)生出三相獨立的交變電流的發(fā)電機 組成 電樞線圈和磁極 分類 旋轉磁極式 旋轉電樞式

2、 輸出功率大 輸出功率小 (2)繞組特點 三個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) 旋轉磁極式發(fā)電機 圖4-1-1 (2) 三相交流電的產(chǎn)生原理 旋轉磁極式發(fā)電機的三個線圈按如圖4—1一1所示的方式排列，當此轉子 在磁場中轉動時，三個線圈都會產(chǎn)生感應電動勢，且感應電動勢的最大值、周 期和頻率都相同?由于三個線圈平面在空間互成120。角，所以它們到達峰值(或 零值）的時刻不同，將依次落后三分之二個周期. ⑶圖象 圖4-1-2 3?電源與負載的連接方式 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 兩者關系：在星形接法中U線巳就相. ［再判斷］ 1 ?三相交流發(fā)電機的三個線圈的每一個線圈都可以單獨向外供電.（V） 2?三相交流發(fā)電機的三個線圈產(chǎn)生的電動勢不同時到達最大值.（V） 3?三相交流發(fā)電機線圈釆用星形接法時，負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、洗衣機等用電器的電源插頭有三只引 腳，

4、而錄音機、影碟機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，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 保證萬一發(fā)生漏電時，不會導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、電熨斗等■其中一個較粗或較長的引 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個電源組. 探討3：三相交流發(fā)電機和單相發(fā)電機有何相同點和不同點？ 【提示】單相發(fā)電機只有一組線圈，只產(chǎn)生一相交變電動勢■三相交流發(fā) 電機有三組互成120°的線圈，產(chǎn)生三相獨立的交變電流，每組線圈產(chǎn)生交變電 動勢的原理跟單相發(fā)電機的原理相同，都是靠線圈和磁場發(fā)生相對運動，利用電 磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生交變電流. ［核心點擊］ 1. 三相交變電流的產(chǎn)生 三相交流發(fā)電機內裝有三個完全相同的線圈，三個線圈平面互成120。角放 置在同一磁場中?以旋轉磁極式發(fā)電機為例，當轉子磁場勻速轉動時，等效于 定子線圈做切割磁感線運動，由于定子的三個線圈相同，三個線

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： 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：它們到達最大值（或零值）的時刻不同，依次落后3個周期. 3. 瞬時值表達式 三個繞組（AX.BY.CZ）中產(chǎn)生的感應電動勢可用函數(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. 電源與負載的幾種連接方式及特點 負載 特點 三相負載對稱 三

7、相負載不對稱 有無 中線中有電流，必須 中線中無電流，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 關系 I =I 線 相 I =回 線 相 I =1 線 相 1以下關于三相交變電流的產(chǎn)生原理的說法中正確的選項是（） A?發(fā)電機中3個繞組具有相同的匝數(shù)和繞向，互成60° B?在轉動過程中，每個繞組產(chǎn)生的感應電動勢的最大值和周期都相同 C?在轉動過程中，某時刻每個繞

8、組產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值相同 D.在轉動過程中，每個繞組獨立產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值、最大值、周 期都不相同 【解析】 三個繞組匝數(shù)相同，繞向相同，互成120。，所以每個繞組產(chǎn)生 的電動勢最大值相同，周期頻率相同，但瞬時值不同，到達最大值的時間依次落 后 T/3，B 對，A、C、D 錯. 【答案】B 2 ?以下關于三相交流發(fā)電機的說法中，正確的選項是（） A?三個線圈都不可以單獨向外供電 B?三個線圈發(fā)出交流電的有效值的時間依次相差T/3 C?三個線圈發(fā)出交流電的瞬時值的時間依次相差T/3 D?三個線圈發(fā)出交流電的最大值的時間依次相差T/3 【解析】產(chǎn)生三相交變電流的三個線

9、圈是相互獨立的，每一個都相當于一 個獨立的電源可以單獨供電，只是它們到達最大值的時間依次相差三分之一周 期，故A錯誤，D正確；三個線圈發(fā)出交流電的有效值任何時刻都相同，B錯 誤；由三相交變電動勢的圖象（如圖）可知：選項C錯誤. 【答案】D 3. 在三相交流電源上按星形接法連接相同的負載1、2、3,如圖4-1-4 所示，価'是中性線?負載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兩點間的電壓，那么（ ） 【導學號：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】 負載使用的星形接法，相電壓與線電壓的關系是U線二羽U相， 因為相電壓為220 V,所以線電壓為380 V,P、Q間的電壓為線電壓；由于三相 負載對稱，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鍵是看每相負載兩端分別與什么線連接， 假設三相負載連接于一點，負載的另一端分別與三根相線相連，那么屬于星形連 接，假設三相負載每相兩端都分別連接兩根相線，那么屬于三角形接法.