2018版高中物理 第4章 遠距離輸電 4.1 三相交變電流學(xué)案 魯科版選修3-2.docx

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第1講　三相交變電流 [目標(biāo)定位]　1.了解三相交流發(fā)電機的構(gòu)造，了解三相交變電流的產(chǎn)生及特點.2.知道三相交變電源與負載的連接方式，線電壓與相電壓的關(guān)系.3.了解三相交變電流在生產(chǎn)、生活中的廣泛應(yīng)用． 1．三相交流發(fā)電機 三相交流發(fā)電機的主要組成部分是電樞線圈和磁極． 三相交流發(fā)電機可分為旋轉(zhuǎn)磁極式和旋轉(zhuǎn)電樞式兩類． 2．三相交變電流的產(chǎn)生 三個相同的線圈固定在一個鐵芯上，線圈平面互成120角，鐵芯勻速轉(zhuǎn)動，即三個線圈在磁場里切割磁感線運動，就產(chǎn)生三相交變電流． 三個交變電動勢的最大值和周期都相同，但是它們達到最大值(或零值)的時刻不同，依次落后周期，三個線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢都按正弦規(guī)律做周期性變化． 3．電源與負載的連接方式 (1)在三相四線制中，如果三相負載完全相同，則通過中線的電流為零，此時可以取消中線，三相四線制就變成了三相三線制． (2)在低壓三相電源的星形接法中，負載的線電壓是380_V，相電壓是220_V，線電壓與相電壓之間的關(guān)系是U線＝U相. 一、三相交變電流的產(chǎn)生及特點 1．三相交流發(fā)電機的構(gòu)造特點 三相交流發(fā)電機內(nèi)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．小功率發(fā)電機可以采用旋轉(zhuǎn)電樞式，大功率發(fā)電機可采用旋轉(zhuǎn)磁極式． 2．三相交變電流的產(chǎn)生 以旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機為例，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁場勻速轉(zhuǎn)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，三個線圈平面在空間互成120角，故能產(chǎn)生三相交變電流． 3．三相電流的異同 (1)相同量 ①最大值、有效值；②周期． (2)不同量：相位及達到最大值(或零值)的時刻． 4．瞬時值表達式 三個繞組(AX、BY、CZ)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢可用函數(shù)分別表示為eA＝Emsinωt，eB＝Emsin，eC＝Emsin. 5．e－t圖象 三相交變電流的e－t圖象如圖1所示． 圖1 例1　下列關(guān)于三相交流發(fā)電機的說法正確的是(　　) A．三相交流發(fā)電機與單相交流發(fā)電機一樣，主要組成部分是電樞線圈和磁極 B．三相交流發(fā)電機可分為旋轉(zhuǎn)磁極式和旋轉(zhuǎn)電樞式兩類 C．三相交流發(fā)電機發(fā)出三相交變電流，但只能使用其中一相交變電流 D．三相交流發(fā)電機也可以當(dāng)作三個單相交流發(fā)電機，分別單獨向外傳送三組單相交變電流 答案　ABD 解析　由三相交流發(fā)電機的原理和分類可知選項A、B正確，三相交流發(fā)電機能同時產(chǎn)生三相獨立的交變電流，每一相交變電流均可單獨使用，選項C錯誤，D正確． 二、電源與負載的連接方式 發(fā)電機和三相負載都有兩種連接方式：星形連接和三角形連接． 1．發(fā)電機的連接 (1)星形連接是從三個線圈始端A、B、C各引出一根導(dǎo)線叫相線(照明電路中叫火線)，三個線圈末端X、Y、Z連接在一起，引出一根導(dǎo)線叫做中性線(照明電路叫零線)．每個線圈兩端的電壓叫相電壓，兩根相線之間的電壓叫線電壓，U線＝U相，如圖2所示． 我國照明電路中U相＝220V，U線＝380V. (2)三角形接法是把三個線圈的始端和末端依次接連，如圖3所示的三角形接法中U相＝U線． 圖2　　　　　　　　圖3 2．三相交流電中三相負載的連接方式 (1)如圖4所示的連接方式叫做三相負載的星形連接． (2)如圖5所示的連接方式叫做三相負載的三角形連接． 圖4　　　　　　　　　圖5 例2　如圖6所示電路，下列判斷正確的是(　　) 圖6 A．(甲)圖是星形接法 B．(乙)圖是星形接法 C．(丙)圖是三角形接法 D．(丁)圖是三角形接法 答案　BD 解析　由題圖可判斷(甲)、(丁)是三角形接法，(乙)、(丙)是星形接法．判斷三相交變電流中電源或負載的連接方式，四線制一定是星形接法；三線制負載一定要相同，可能是星形接法，也可能是三角形接法；星形接法一定有一公共端，三角形接法一定是首尾相接． 針對訓(xùn)練　如圖7為三相四線制供電線路，L1、L2和L3是完全相同的三盞燈，都正常發(fā)光，那么(　　) 圖7 A．若OO′斷路，則三燈熄滅 B．若OO′斷路，則三燈仍正常發(fā)光 C．若OO′和AA′同時斷路，則L2、L3將變暗 D．若OO′斷路、燈L1短路，則L2、L3將燒壞 答案　BCD 解析　由于三相負載相同，因此即使OO′斷路，三燈也能正常發(fā)光，A錯，B對；對于選項C，加在L2、L3上的電壓均為190 V，因此燈將變暗，C對；對于選項D，加在L2、L3上的電壓均為380 V，因此燈將燒壞，D對． 三相交變電流的產(chǎn)生及特點 1．比較三相交流發(fā)電機的三個線圈輸出的三相交流電壓，下列說法正確的是(　　) A．最大值，周期及達到最大值的時刻相同 B．最大值，周期均相同，達到最大值時刻相差 C．最大值，周期均相同，達到最大值時刻相差 D．最大值，周期及達到最大值的時刻均不相同 答案　C 2．如圖8所示，將三相對稱負載以星形(Y)方式接入對稱三相四線制電源，若將中線斷開，則(　　) 圖8 A．三相負載仍能正常工作 B．三相負載中的電流均為零 C．有的負載端電壓過高，有的負載端電壓過低 D．兩相負載正常工作，另一相負載不能正常工作 電源與負載的連接方式 3．在三相交變電路中，下列說法正確的是(　　) A．相電壓和線電壓一定相等 B．在三相電源為星形接法中，相電壓為380V，線電壓為220V C．在三相電源為三角形接法中，線電壓為380V，相電壓為220V D．額定電壓為380V的按三角形接法連接的電動機，用相電壓為220V的星形接法連接的發(fā)電機供電，電動機仍可以正常工作 答案　D 4．有關(guān)三相交變電流，下列說法正確的是(　　) A．線電壓等于相電壓的倍 B．在三相四線制供電線路中，線電壓是相電壓的倍 C．家用單相用電器可接入三相四線制電路中的任意兩條導(dǎo)線之間 D．三只標(biāo)有“220V,100W”的燈泡按星形連接接入線電壓為380V的三相四線制電路時，中性線可省去 答案　D