第四章 第一节 三相交变电流-2020-2021学年高中物理选修3-2【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

第一节　三相交变电流 [学习目标] 1．了解三相交流发电机的构造。 2．了解三相交变电流的产生及特点。 3．知道三相交变电源与负载的连接方式及线电压与相电压的关系。 一、三相交变发电机 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T/3。 ►自主思考——判一判 (1)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。 (2)三相交流发电机分为旋转磁极式和旋转电枢式两类。 (3)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。 (4)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。 答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)√ 三、电源与负载的连接方式 1．常用的三种连接方式：三相四线制星形接法、三相三线制星形接法、三相三线制负载的三角形接法。 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＝U相，在三角形接法中U线＝U相。 考点一　三相交变流的产生及特点 [知识提炼] 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。 3．三相电流的异同 (1)相同量。 ①最大值、有效值；②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 ωt，eB＝Emsin(ωt－)，eC＝Emsin(ωt－)。 5．图象描述 图4－1－1 [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。 　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]　由三相交流电的特点可知三个线圈产生的三相电压最大值和周期相同，而最大值的时刻依次落后，故选C。 [答案]　C [变式训练] 1．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[来源:学科网] B．具有相同的有效值 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π。故选项A错误，选项B、C、D正确。 答案　A 考点二　电源与负载的连接方式 [问题探究] 如图4－1－2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？ 图4－1－2 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。 [知识提炼] 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4－1－3所示。 图4－1－3 (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＝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，IA′N′＝IB′N′＝IC′N′，如果负载不相同，则相电流就不相等。输电线线电流(IAA′、IBB′、IC C′)指流过每根输电线的电流，显然I线＝I相。 2．三相三线制三角形接法 三相三线制三角形接法(符号是△)，如图4－1－4所示。 图4－1－4 (1)电源相电压就是负载线电压 UAB＝UBC＝UAC。 (2)负载相