《高二物理鲁科选修32课件4.1三相交变电流》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理鲁科选修32课件4.1三相交变电流（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4章远距离输电,第1节三相交变电流,1,2,3,1.三相交流发电机 (1)三相交变电流:能同时生产出三相独立的交变电流。 (2)三相交流发电机 组成: 电枢线圈 和磁极 种类 按转动部分 旋转 磁极 式 旋转 电枢 式 按能量转化 水轮 发电机 汽轮 发电机,1,2,3,2.三相交变电流的产生 (1)旋转磁极式发电机。,(2)三相交流电的产生原理。 旋转磁极式发电机的三个线圈按上图所示的方式排列在定子中,当转子在磁场中转动时,三个线圈都会产生感应电动势,且感应电动势的最大值、周期和频率都相同。由于三个线圈平面在空间互成120角,所以它们到达峰值(或零值)的时刻不同,将依此落后 1 3 个周期
2、。,1,2,3,练一练 下列关于三相交流发电机的说法中不正确的是() A.三相交流发电机与单相交流发电机一样,主要组成部分是电枢线圈和磁极 B.三相交流发电机分为旋转磁极式和旋转电枢式两类 C.三相交流发电机产生三相交变电流,但只能使用其中一相交变电流 D.三相交流发电机也可以当作三个单相交流发电机,分别单独向外传递三组单相交变电流 解析:由三相交流发电机的原理和分类可知选项A、B正确;三相交流发电机能同时产生三相独立的交变电流,每相交变电流都能单独使用,故选项C错误,选项D正确。 答案:C,1,2,3,3.电源与负载的连接方式 (1)三相四线制:将发电机三相绕组的三个末端接在一起,引出一个公
3、共接头N,从三个绕组的始端A、B、C分别引出三根导线叫做相线,也叫端线,俗称火线。从N引出的导线叫做中性线,又叫零线。这种连接方式叫做三相四线制。这种接法又叫做三相电源的星形接法。该接法可以对用户提供两种电压,火线与中性线间的电压叫做相电压,通常用于生活用电;火线与火线间的电压叫做线电压,通常为工农业生产中的动力电压。 (2)三相三线制:如果三相负载完全对称,则通过中性线的电流为零,可以将中性线省去,三相四线制就变成了三相三线制。,1,2,3,练一练 在匀速转动的三相交流发电机中,关于三个线圈中产生的电动势,下列说法中不正确的是() A.按相同规律变化,同时达到最大值和最小值 B.具有相同的有
4、效值 C.具有相同的周期和频率 D.具有相同的最大值 解析:三相交流发电机中,三个线圈具有相同的有效值、周期、频率及最大值;但它们的相位相差 2 3 。故选项A错误,选项B、C、D正确。 答案:A,探究一,探究二,探究一三相交变电流的产生及特点 问题导引 一个线圈在匀强磁场中转动时,能产生交变电流。如果三个完全相同的互成120的矩形线圈绕同一转轴上,并在匀强磁场中匀速转动,那么这三个线圈能否产生感应电动势?为什么?,提示能产生。因为穿过每个线圈的磁通量都在变化。,探究一,探究二,名师精讲 1.三相交流发电机的构造 (1)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
5、在同一磁场中。 (2)分类:小功率发电机可以采用旋转电枢式,大功率发电机可采用旋转磁极式。 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。,探究一,探究二,3.三相电流的异同 (1)相同量。 最大值、有效值;周期。 (2)不同量:相位及达到最大值(或零值)的时刻。 4.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=Emsin t,eB=Emsin(t- 2 3 ),eC=Emsin(t- 4 3 )。,探究一,探究二,5.图
6、象描述,探究一,探究二,特别提醒 (1)三相交变电流的每一相电流的变化规律跟前面学过的正弦式交变电流完全相同。 (2)三相电流间的相位关系决定了表达式和图象的关系。 (3)三相交流发电机由于电枢的相位差关系,对外供电时电压(及电流)不是简单地相加或相减的关系。,探究一,探究二,例题1 (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的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达到最大值 D.三相交流发电机线圈采用星形连接时,负载也必须采用星形连接 解析:三相交流发电机
7、的三个线圈产生的电动势具有相同的周期和最大值,但相位并不同,即不同时达到最大值,每个线圈都可以单独向外供电,发电线圈采用星形接法时,负载既可采用星形接法,也可以采用三角形接法,选项A、B、C正确。 答案:ABC,探究一,探究二,反思 三相交变电流的产生原理和单相交变电流的产生原理是一样的,都是利用了电磁感应现象,只是三相交变电流是由三个线圈产生的。由于位置关系,它们达到最大值的时刻是不同的。,探究一,探究二,探究二电源与负载的连接方式 问题导引 如图所示为负载和发电机线圈间的连接,试分析这是什么接法,为什么?,提示这是三相四线制接法。由图知发电机的三个线圈和负载的末端用一条导线连接。,探究一,
8、探究二,名师精讲 1.三相四线制星形接法 三相四线制星形接法(符号是Y),如图所示。,(1)电源相电压:每个线圈两端点间的电压相等,UAN=UBN=UCN。 输电线线电压:两条火线间电压相等,UAC=UAB=UBC。对于星形连接,U线= 3 U相。 (2)负载相电流指流过每相负载的电流。 当各负载相同时,IAN=IBN=ICN,如果负载不相同,则相电流就不相等。输电线线电流(IAA、IBB、ICC)指流过每根输电线的电流,显然I线=I相。,探究一,探究二,说明 三相四线制输电中的中性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才有电流通过。,探究一,探究二,2.三相三线制三
9、角形接法 三相三线制三角形接法(符号是),如图所示。,(1)电源相电压就是负载线电压 UAB=UBC=UAC。 (2)负载相电流指IAB、IBC、ICA 其大小一般不相等,只有当负载相同时才相等。 输电线线电流指IAA、IBB、ICC, 当三相负载对称时,I线= 3 I相。,探究一,探究二,例题2,如图所示,A、B、C为三相交流电源,每个灯泡的额定电压均为220 V,额定功率相同,则L与L两灯的实际功率之比为(设灯泡电阻恒 定)() A.12B.21 C.13D.31,探究一,探究二,解析:由题意知电源线电压U线=220V,对负载采用三相三线制三角形接法来说,每相负载两端的电压都等于电源的线电
10、压,因此L灯两端电压UL=U线=220V。 对负载采用三相四线制星形接法来说,由于三相负载相同,每相负载的电压为线电压的 1 3 ,因此L灯两端电压UL= 1 3 U线= 220 3 V。 设每盏灯的电阻为R,则L灯的实际功率PL= L 2 = (220V ) 2 ,L灯的实际功率PL= L 2 = ( 220 3 V ) 2 ,故PLPL=31。选项D正确。 答案:D,探究一,探究二,反思 在三相电源的星形接法中,负载可以得到两种不同数值的电压。火线与中性线间的电压为220 V,称为相电压,供生活照明和仪器等使用。火线与火线之间的电压为380 V,称为线电压,供工农业生产中的动力设备使用。
11、三相四线制星形接法一般用在负载不对称的场合。生活照明采用的就是这种供电电路。,1 2 3 4 5,1.关于三相交流发电机产生的三个正弦式交变电流,正确的结论是() A.最大值、周期以及达到最大值的时刻都是相同的 B.最大值、周期均相同,达到最大值的时刻依次相差 1 6 个周期 C.最大值、周期均相同,达到最大值的时刻依次相差 1 3 个周期 D.最大值、周期以及达到最大值的时刻均不相同 解析:三相绕组完全相同,只是在空间位置固定相差120角,因此它们产生正弦式交变电流的最大值相差 1 3 个周期,选项C正确。 答案:C,1 2 3 4 5,2.,图中A、B、C是三相交流电源的三根相线,O是中性
12、线。电源的相电压为220 V。L1、L2、L3是三个“220 V60 W”的灯泡。开关S1断开,S2、S3闭合。由于某种原因,中性线在图中O处断开,那么L2和L3两灯泡将() A.立刻熄灭B.变得比原来亮一些 C.变得比原来暗一些D.保持亮度不变 解析:当S1断开且中性线在O处断开后,L2、L3两灯串联在两根相线间,总电压为380 V,则两灯电压均小于220 V,因此均变暗。选项C正确。 答案:C,1 2 3 4 5,3.,在三相四线制的电路上,用星形接法连接了三只相同的灯泡,如图所示,三个灯泡均正常发光,若由于某种原因造成中性线断路,下列说法正确的是() A.三个灯泡将变暗B.三个灯泡因过亮
13、而烧毁 C.三个灯泡立刻熄灭D.三个灯泡仍正常发光 解析:三相负载对称,中性线上的电流为零,断路后不影响负载的正常工作。选项D正确。 答案:D,1 2 3 4 5,4.(多选),如图所示,相线A、B、C和中性线N接在三相交流电源上,AB间的线电压U=380 2 sin 100t V,则() A.相线的电势总是高于中性线的电势 B.电流表的示数为 220 2 sin 100t A C.B、N两端电压的有效值为220 V D.通过R的电流方向每秒钟改变100次,1 2 3 4 5,解析:在三相交流电路中,相线与中性线间的电势差按正弦规律变化,所以,相线电势并非总是高于中性线电势,选项A错误;电流表
14、示数代表的是有效值而不是瞬时值,选项B错误;B、N两端的电压即相电压,由线电压的最大值为380 2 V、有效值为380V可知相电压应为220V,选项C正确;因为交流电频率f= 2 = 100 2 Hz=50Hz,可见电流方向每秒改变100次,选项D正确。 答案:CD,1 2 3 4 5,5.如图所示,A、B、C是发电机的三个线圈,它们是接法,三个灯泡的接法属于接法。若电源的相电压是220 V,则加在每个灯泡两端的电压是 V,两根火线间电压是 V。,解析:发电机的线圈、灯泡均为星形接法,每个灯泡两端的电压等于相电压,为220 V,两根火线间的电压为线电压,等于380 V。 答案:星形星形220380,
