魯科版選修32 第四章 第1節(jié) 三相交變電流 學(xué)案.doc

第1節(jié)三相交變電流1.三相交流發(fā)電機(jī)內(nèi)安裝3組獨(dú)立的互成120角的線圈，能同時產(chǎn)生出三相獨(dú)立的交變電流。2發(fā)電機(jī)的三相繞組通常采用三相四線制連接方式，若三相負(fù)載完全對稱則中線電流為零，可取消中線采用三相三線制。3三相電源的星形接法中火線與中線之間的電壓是相電壓，火線與火線之間的電壓是線電壓，線電壓與相電壓之間的關(guān)系是u線u相。一、三相交流發(fā)電機(jī)1發(fā)電機(jī)組成、分類概念同時產(chǎn)生出三相獨(dú)立的交變電流的發(fā)電機(jī)組成電樞線圈和磁極分類旋轉(zhuǎn)磁極式輸出功率大旋轉(zhuǎn)電樞式輸出功率小2繞組特點(diǎn)三個繞組具有相同的匝數(shù)、繞向，互成120角。二、三相交變電流的產(chǎn)生1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)動時，就相當(dāng)于三個線圈在磁場里切割磁感線，就產(chǎn)生三相交變電流。2特點(diǎn)：三個交變電動勢的最大值和周期都相同，但是它們達(dá)到最大值(或零值)的時刻不同，依次落后個周期。三、電源與負(fù)載的連接方式1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(guān)系：在星形接法中u線u相。1自主思考判一判(1)三相交流發(fā)電機(jī)的三個線圈發(fā)出的三相交變電壓，最大值、周期及達(dá)到最大值的時刻均相同。()(2)三相交流發(fā)電機(jī)的三個線圈發(fā)出的三相交變電壓，最大值、周期均相同，但達(dá)到最大值的時刻依次相隔周期。()(3)在三相交變電流中相電壓和線電壓一定相等。()(4)若三個負(fù)載相同，則一般可用三相三線制星形接法。()2合作探究議一議(1)三相的“相”是什么意思？三相交流發(fā)電機(jī)和單相發(fā)電機(jī)有何相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？提示：相，就是電源組；三相，就是3個電源組。單相發(fā)電機(jī)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(jī)有三組互成120的線圈，產(chǎn)生三相獨(dú)立的交變電流，但是每組線圈產(chǎn)生交變電動勢的原理跟單相發(fā)電機(jī)的原理相同，都是靠線圈和磁場發(fā)生相對運(yùn)動，利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生交變電流。(2)三相交變電源中每一相電源的電動勢峰值em是否還是有效值的倍？提示：是。這是由于每個電動勢都按照正弦規(guī)律變化。所以三相交變電源中峰值和有效值的關(guān)系和正弦交變電流相同。(3)由電廠(變電所)到單位(或村莊)的輸電線路通常有幾根線？是相線還是零線？從單位的變壓器引出的輸電線通常有幾根？到每個家庭的輸電線通常有幾根？提示：由電廠(變電所)到單位或村莊的輸電線通常有三根，都是相線。從單位的變壓器引出的輸電線通常有四根，有三根相線，一根零線。到每個家庭的輸電線通常有二根(也有四根的)，一根相線和一根零線。 三相交變電流原理的考查1三相電流的異同點(diǎn)(1)相同量最大值、有效值；周期或頻率。(2)不同量：相位及達(dá)到最大值(或零值)的時刻。2瞬時值表達(dá)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：eaemsin t，ebemsin，ecemsin。3et圖像三相交變電流的et圖像如圖411所示。圖4111下列關(guān)于三相交變電流的產(chǎn)生原理說法正確的是()a發(fā)電機(jī)中3個繞組具有相同的匝數(shù)和繞向，互成60角b在轉(zhuǎn)動過程中，每個繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值和周期都不相同c在轉(zhuǎn)動過程中，每個繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值及瞬時值都相同d發(fā)電機(jī)的三個繞組在轉(zhuǎn)動過程中達(dá)到最大值的時間依次落后t解析：選d發(fā)電機(jī)中的三個繞組具有相同的匝數(shù)和繞向，且互成120角，選項(xiàng)a錯誤；三個繞組由于匝數(shù)相同，所以產(chǎn)生的電動勢的最大值相同，周期相同，但由于它們互成120角，所以達(dá)到最大值的時間依次落后個周期，故選項(xiàng)d正確，b、c錯誤。2(多選)關(guān)于三相交變電流，下列說法正確的是()a三相交流發(fā)電機(jī)的三個線圈產(chǎn)生的交變電動勢有相同的周期和最大值b三相交流發(fā)電機(jī)的三個線圈中每一個線圈都可以單獨(dú)向外供電c三相交流發(fā)電機(jī)的三個線圈產(chǎn)生的電動勢不同時到達(dá)最大值d三相交流發(fā)電機(jī)線圈采用星形接法時，負(fù)載也必須采用星形接法解析：選abc三相交變電動勢的周期和最大值都相同，三相交流發(fā)電機(jī)相當(dāng)于三個獨(dú)立的電源同時供電，三相交變電動勢達(dá)到最大值的時間依次落后個周期，選項(xiàng)a、b、c正確；三相交流發(fā)電機(jī)的線圈和負(fù)載既可以用同一種接法，也可以一個采用星形接法，另一個采用三角形接法，選項(xiàng)d錯誤。三相交變電流的電路連接方式電源與負(fù)載的幾種連接方式及特點(diǎn)負(fù)載特點(diǎn)三相負(fù)載對稱三相負(fù)載不對稱有無中線中線中無電流，可以去掉中線中有電流必須保留中線連接方式三相三線制yy接法三相三線制y接法三相四線制yy接法線相關(guān)系u線u相i線i相u線u相i線i相u線u相i線i相特別提醒(1)在電工學(xué)中，用黃、綠、紅三色分別標(biāo)記相序?yàn)閍、b、c的相線，用黑色標(biāo)記中線。(2)在我國日常電路中，相電壓是220 v，線電壓是380 v。(3)三相四線制輸電中的中線不同于電器設(shè)備的接地線；前者有電流通過，后者只在電器設(shè)備漏電時起保護(hù)作用。1如圖412所示，將三相對稱負(fù)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 412a三相負(fù)載仍能正常工作b三相負(fù)載中的電流均為零c有的負(fù)載端電壓過高，有的負(fù)載端電壓過低d兩相負(fù)載正常工作，另一相負(fù)載不能正常工作解析：選a將三相對稱負(fù)載以星形(y)方式接入對稱三相四線制電源，若將中線斷開，每相的相電壓均為220 v，有電流，而且在這種情形下，中線中無電流通過，可以省去，故選項(xiàng)應(yīng)為a。2.如圖413所示，在三相交流電源上按星形接法連接相同負(fù)載1、2、3。bn是中線，已知負(fù)載1上電壓為220 v，電流為15 a。現(xiàn)以i表示中線上的電流，u表示p、q兩點(diǎn)間電壓，則()圖413ai15 a，u440 vbi45 a，u380 vci0，u440 vdi0，u380 v解析：選d三個線圈使用星形接法，相電壓與線電壓的關(guān)系是u線u相，因?yàn)槊總€負(fù)載上的電壓為相電壓，所以upn220 v，pq間的電壓為線電壓，所以upqupn380 v，由于三相負(fù)載相同，所以中線上電流為0。故選項(xiàng)d正確。1下列關(guān)于三相交流發(fā)電機(jī)的說法不正確的是()a三相交流發(fā)電機(jī)與單相交流發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)也可以當(dāng)作三個單相交流發(fā)電機(jī)，分別單獨(dú)向外傳送三組單相交變電流解析：選c由三相交流發(fā)電機(jī)的原理和分類可知a、b正確；三相交流發(fā)電機(jī)能同時產(chǎn)生三相獨(dú)立的交變電流，每相交變電流都能單獨(dú)使用，故d正確，c錯誤。2在勻速轉(zhuǎn)動的三相交流發(fā)電機(jī)中，關(guān)于三個線圈中產(chǎn)生的電動勢，下列說法不正確的是()a按相同規(guī)律變化，同時達(dá)到最大值和最小值b具有相同的有效值c具有相同的周期和頻率d具有相同的最大值解析：選a三相交流發(fā)電機(jī)中，三個線圈具有相同的有效值、周期、頻率及最大值；但它們的相位相差。故b、c、d正確，a錯誤。3下列有關(guān)三相交流發(fā)電機(jī)和三相交變電流的說法正確的是()a旋轉(zhuǎn)電樞式三相交流發(fā)電機(jī)一般適用于較大輸出功率b三個繞組的匝數(shù)和繞向不同，互成120角c若三個負(fù)載相同，則一般可用三相三線制星形接法d三相四線制和三相三線制星形接法中的每個負(fù)載兩端的電壓均為380 v解析：選c旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)一般適用較小功率輸出，a錯。三相交流發(fā)電機(jī)的三個繞組的匝數(shù)和繞向相同且互成120角，b錯。負(fù)載相同時，可采用三相三線制星形接法，c正確。三相四線制和三相三線制星形接法中的每個負(fù)載的電壓為相電壓220 v，d錯。4在三相交變電流中()a相電壓和線電壓一定相等b在星形接法中，相電壓為380 v，線電壓為220 vc在三角形接法中，線電壓為380 v，相電壓為220 vd額定電壓為380 v的三角形接法連接的電動機(jī)，用相電壓為220 v的星形接法連接的發(fā)電機(jī)供電，電動機(jī)仍可以正常工作解析：選d三相交流電，在星形接法中，線電壓為380 v時，相電壓為220 v，a、b錯；在三角形接法中，線電壓與相電壓相等，c項(xiàng)錯；三角形接法，相電壓與線電壓相等，而星形接法中線電壓為380 v，電動機(jī)仍可正常工作。5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“220 v,100 w”的燈泡按y形連接接入線電壓為380 v的三相四線制電路時，中性線可省去解析：選d當(dāng)電源是星形接法時，u線u相，當(dāng)電源是三角形連接時，u線u相。家用單相用電器的額定電壓為220 v，只能接在三相四線制電路中的火線和零線上。當(dāng)電源和負(fù)載均采用星形接法，而且三相負(fù)載相等時，每相電壓均為220 v，電流相等，在這種情況下，中性線可省去。6對于照明線路的“火線”和“地線”，正確的理解是()a進(jìn)入每個家庭的兩根線，火線即是某一相的端線，地線即是星形接法的零線b電路中的電流總是由火線流入，地線流出，因而開關(guān)要接在火線上c正常情況下地線電勢總是低于火線的電勢d火線與地線間的電勢差為220 v，且電勢總是高于大地的電勢解析：選a進(jìn)入家庭的兩根線一根是火線，一根是零線(常說是地線)，a對；交流電的電流方向周期性變化，火線與地線的電勢高低也在不斷地交替，c、d錯；開關(guān)通常接在火線上，是因?yàn)閿嚅_開關(guān)后人接觸電線時，能夠防止人觸電，b錯。7.三只標(biāo)有“220 v100 w”字樣完全相同的燈泡按如圖1所示電路連接時恰能正常發(fā)光，如果把燈l1換成“220 v40 w”的燈泡，則以下判斷正確的是()圖1al1變亮，l2、l3變暗bl1變暗，l2、l3變亮cl1變暗，l2、l3亮度不變dl1、l2和l3都變暗解析：選c燈泡l1換成“220 v40 w”的燈泡，相電壓沒有變化，功率變小，所以亮度會變暗，而另兩只燈泡的電壓沒有發(fā)生變化，故亮度不變，選項(xiàng)c正確。8如圖2所示，a、b、c為三相交流電源，每個燈泡的額定電壓均為220 v，額定功率相同，則l與l兩燈的實(shí)際功率之比為(設(shè)燈泡電阻恒定)()圖2a12b21c13d31解析：選d由題意知電源線電壓u線220 v，對負(fù)載采用三角形接法來說，每相負(fù)載兩端的電壓都等于電源的線電壓，因此l燈兩端電壓ulu線220 v。對負(fù)載采用星形接法來說，由于三相負(fù)載相同，每相負(fù)載的電壓為線電壓的，因此l燈兩端電壓ulu線 v。設(shè)每盞燈的電阻為r，則l燈的實(shí)際功率pl，l燈的實(shí)際功率pl，故plpl31。9將實(shí)驗(yàn)室里的手搖三相交流發(fā)電機(jī)三個線圈接上兩個交流電壓表，如圖3所示，關(guān)于兩個電壓表的示數(shù)說法正確的是()圖3a甲表的示數(shù)等于乙表的示數(shù)b甲表的示數(shù)小于乙表的示數(shù)c甲表的示數(shù)大于乙表的示數(shù)d無法判斷兩表的示數(shù)大小解析：選b甲表測量的是相電壓，乙表測量的是線電壓，線電壓是相電壓的 倍，即u乙 u甲，b對。10(多選)如圖4所示，發(fā)電機(jī)每個繞組兩端的電壓(相電壓)為220 v，三個負(fù)載電阻均為100 ，下列說法中正確的是()圖4a發(fā)電機(jī)繞組采用“y”接法，負(fù)載采用“”接法b每個負(fù)載電阻兩端的電壓為220 vc每個負(fù)載電阻兩端的電壓為380 vd通過每個負(fù)載的電流為3.8 a解析：選acd對發(fā)電機(jī)而言，由于采用星形接法，所以如果相電壓為220 v，那么線電壓就是380 v，所以每個負(fù)載兩端的電壓為380 v，通過每個負(fù)載的電流為3.8 a。11.如圖5所示，a、b、c、d是星形連接的三相交流電源在照明電路中的輸電線，用電壓表測得ab間電壓為220 v，bc間電壓為380 v，那么4根導(dǎo)線中哪根是零線？圖中1、2是兩盞額定電壓都是220 v的白熾燈泡，請分別把它們正確地接入三相輸電線路中。圖5