2019年高中物理第4章第1节三相交变电流讲义（含解析）鲁科版 5页

三相交变电流1．三相交流发电机(1)发电机组成、分类概念同时生产出3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。2．三相交变电流的产生及特点(1)三相交变电流的产生发电机的转子上装有励磁线圈，当转子匀速旋转时，等效于定子线圈做切割磁感线运动，从而在三个线圈中产生交变电流。(2)三个线圈中产生的交变电流的特点三个绕组产生的感应电动势的最大值和周期相同，并且都按正弦规律做周期性变化，但达到峰值(或零值)的时间依次落后。三相交变电流与正弦交变电流的区别和联系。解析：相同点：(1)都是正弦式交流电，最大值与有效值都满足Em＝E。(2)具有相同的周期。(3)具有相同的峰值和有效值。(4)相邻两相间有相同的相位差。不同点：三相交变电流中每相交变电流达到最大值(或零值)的时间不同，依次落后个周期。3．电源与负载(1)连接方式：三相四线制星形接法。(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380V；②相电压：火线与中线之间的电压，一般为220V；③两者关系：在星形接法中U线＝U相。n在三相四线制供电系统中，中线(零线)能断开吗？解析：在负载不对称(如照明负载)的三相电路中，中线(零线)的作用就是确保每相电压对称相等。如果负载不对称又没有中线(如中线因事故断开)，负载的相电压就会出现某一相的电压过高，超过负载的额定电压，造成电器烧坏；有的相电压过低，负载不能正常工作。因此，在三相四线制供电系统中，中线不允许断开，同时规定中线内不准接入保险丝。1．三相交流发电机的构造特点三相交流发电机内装有三个完全相同的线圈，三个线圈平面互成120°角放置在同一磁场中。小功率发电机可以采用旋转电枢式，大功率发电机采用旋转磁极式。2．三相交变电流的产生以旋转磁极式发电机为例，当转子磁场匀速转动时，等效于定子线圈做切割磁感线运动，由于定子的三个线圈相同，三个线圈平面在空间互成120°角，故能产生三相交变电流。3．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eA＝Emsinωt，eB＝Emsin，eC＝Emsin。4．et图象三相交变电流的et图象如图所示。[典例1]　已知三相交变电流iA＝Imsinωt。写出另外两个交变电流的瞬时值表达式。[思路探究]三相交变电流的相位有什么特点？提示：相位依次落后。n[解析]　根据三相交变电流的产生特征，由于三个完全相同的线圈互成120°，电流到达最大值的时刻依次落后，所以iB＝Imsin＝ImsiniC＝Imsin＝Imsin[答案]　见解析[总结提能]三相交变电流的特点　1．比较三相交流发电机的三个线圈发出的三相交变电压，下列说法正确的是(　　)A．最大值、周期及达到最大值的时刻均相同B．最大值、周期均相同，但达到最大值的时刻依次相隔1/6周期C．最大值、周期均相同，但达到最大值的时刻依次相隔1/3周期D．最大值、周期及达到最大值的时刻均不相同解析：选C　由三相交变电流的特点可知，三个线圈产生的三相电压最大值和周期相同，而达到最大值的时刻依次落后，C正确。1．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接法三相四线制Y－Y接法线相关系U线＝U相I线＝I相U线＝U相I线＝I相2．相线、中线的区分通常用黄、绿、红三色分别表示相序为A、B、C的相线，用黑色标记中线。n3．线电压、相电压大小通常情况下，相电压为220V，线电压为380V。[典例2]　如图所示，将三相对称负载以星形(Y)方式接入对称三相四线制电源，若将中性线断开，则(　　)A．三相负载仍能正常工作B．三相负载中的电流均为零C．有的负载端电压过高，有的负载端电压过低D．两相负载正常工作，另一相负载不能正常工作[思路探究]　(1)明确负载的连接方式为星形连接。(2)明确负载对称时中线中是否有电流。[解析]　将三相对称负载以星形(Y)方式接入对称三相四线制电源，若将中性线断开，每相的相电压均为220V，有电流，而且在这种情形下，中性线无电流，可以省去，A正确。[答案]　A[总结提能]判断中性线是否需要的方法2．如图所示为负载和发电机线圈间的连接，发电机绕组为________接法，负载为________接法。解析：由图可知，发电机绕组及负载均为三相四线制星形接法。答案：星形　星形n1．下列有关三相交流发电机及三相交变电流的说法正确的是(　　)A．旋转电枢式三相交流发电机一般适用于较大输出功率B．三个绕组的匝数和绕向不同，互成120°角C．若三个负载相同，则一般可用三相三线制星形接法D．三相四线制和三相三线制星形接法中的每个负载两端的电压均为380V解析：选C　旋转电枢式发电机一般适用较小功率输出，A错误；三相交流发电机的三个绕组的匝数和绕向相同，且互成120°角，B错误；负载相同采用三相三线制星形接法，三相四线制和三相三线制星形接法中每个负载的电压为相电压220V，C正确，D错误。2．关于三相交流发电机，下列说法正确的是(　　)A．三个单相交流发电机就组成一个三相交流发电机B．三相交流发电机中，三个互成120°角的线圈，它们到达零值和峰值的时间依次落后个周期C．三相交流发电机中的三个线圈是完全相同的，它产生三个瞬时值完全相同的交变电动势D．三相交流发电机中的三个线圈是完全相同的，它产生出峰值和周期都相同的交变电动势解析：选D　三相交流发电机内的三个线圈完全相同，互成120°角放置，磁极为同一磁极，当磁极匀速转动时，穿过三个线圈的磁通量按相同规律变化，只是依次落后，因而三个线圈中产生的交变电流按相同规律变化，有相同的最大值和相同的周期，只是相位依次相差π，造成瞬时值不同，B、C错误，D正确；三个单相交流发电机不能保证完全相同的峰值和周期，更难以达到恒定的相位差，A错误。3．某机关有九间办公室，每间办公室装有“220V　60W”的电灯一只。现采用三相四线制系统，每相接三只电灯，欲使电灯正常发光，三相电源的线电压应为________V。所有电灯都亮时，各相的线电流为________A，中性线的电流为________A。解析：三相四线制星形接法，线电压为380V时，相电压为220V，每个电灯均正常工作时，电流I＝＝A≈0.273A，每相接三只电灯，则各相的线电流为0.273×3A≈0.82A。中性线的电流为零。答案：380　0.82　0