高中物理 第4章 远距离输电 第1节 三相交变电流 三相变压器的诞生素材 鲁科版3-2 精
物理选修鲁科版三相交变电流课件
图4－1－3
图4－1－4
三相负载中每相负载通过的电流叫做相电流，用I相表示．在 三相交流电路中每条端线通过的电流叫做线电流，用I线表示．
三相负载呈星形连接时I线＝I相． 如果三相负载不相同，则中性线有电流通过，必须采用三相 四线制供电；若三相负载相同，则中性线中电流为零，可以省去 中性线而采用三相三线制供电，只有三相负载相同时，才能采用 如图4－1－4所示的三角形连接，这时I线＝ 3 I相(上述各式中U线， U相，I线，I相都是有效值)．
A．三个电炉应采用三角形接法 B．三个电炉应采用星形接法 C．三个电炉采用三角形接法和星形接法时都能正常工作 D．三个电炉应采用星形接法，有中性线时每个电炉消耗的 电功率为P1，中性线断路后每个电炉消耗的电功率为P2，则 P1>P2
解析 由题意知，电源可以输出两种电压， U相＝220 V，U线＝380 V．如果电炉采用三角形 接法，则每个电炉两端的电压等于380 V，大于 电炉的额定电压，电炉被烧坏，而采用星形连接 时，把电炉接在相线与中性线之间，电炉正常工 作，选项B正确，A、C错误；有中性线时，每个 电炉的电压为220 V，没有中性线时，每个电炉 的电压为190 V，选项D正确．
解析
答案 BD 借题发挥 根据三相交变电流产生的原理及 电源和负载的连接关系、特点作出判断．
【变式1】 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
【典例1】 下列关于三相交变电流的产生原理的说法正确的 是( )．
A．发电机中3个绕组具有相同的匝数和绕向，互成60°角 B．在转动过程中，每个绕组产生的感应电动势的最大值和 周期都相同 C．在转动过程中，每个绕组产生的感应电动势的瞬时值都 相同 D．发电机的三个绕组在转动过程中达到最大值的时间依次 落后13T
2017-2018学年高中物理 第4章 远距离输电 第1节 三相交变电流教学案 鲁科版选修3-2
第1节 三相交变电流．特点：三个交变电动势的最大值和周期都相同，但是它们达到最大值(或零值)的时刻不同，依次落后13个周期。
三、电源与负载的连接方式 1．常用的两种连接方式三相四线制星形接法、三相三线制星形接法。
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380 V 。
1.三相交流发电机内安装3组独立的互成120°角的线圈，能同时产生出三相独立的交变电流。
2．发电机的三相绕组通常采用三相四线制连接方式，若三相负载完全对称则中线电流为零，可取消中线采用三相三线制。
3．三相电源的星形接法中火线与中线之间的电压是相电压，火线与火线之间的电压是线电压，线电压与相电压之间的关系是U 线＝3U 相。
(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＝3U 相。
1．自主思考——判一判(1)三相交流发电机的三个线圈发出的三相交变电压，最大值、周期及达到最大值的时刻均相同。
(×)(2)三相交流发电机的三个线圈发出的三相交变电压，最大值、周期均相同，但达到最大值的时刻依次相隔13周期。
(√)(3)在三相交变电流中相电压和线电压一定相等。
(×) (4)若三个负载相同，则一般可用三相三线制星形接法。
(√) 2．合作探究——议一议(1)三相的“相”是什么意思？三相交流发电机和单相发电机有何相同点和不同点？ 提示：①相，就是电源组；三相，就是3个电源组。
②单相发电机只有一组线圈，只产生一相交变电动势。
三相交流发电机有三组互成120°的线圈，产生三相独立的交变电流，但是每组线圈产生交变电动势的原理跟单相发电机的原理相同，都是靠线圈和磁场发生相对运动，利用电磁感应现象产生交变电流。
(2)三相交变电源中每一相电源的电动势峰值E m 是否还是有效值的2倍？提示：是。
这是由于每个电动势都按照正弦规律变化。
所以三相交变电源中峰值和有效值的关系和正弦交变电流相同。
2019_2020学年高中物理第4章远距离输电第1节三相交变电流学案鲁科版选修3_2
第1节 三相交变电流1.了解三相交流发电机的构造和三相交变电流的产生及特点．2.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．3.了解三相交变电流在生产、生活中的广泛应用．, [学生用书P46])一、三相交流发电机1．定义：能同时生产出3相独立的交变电流的发电机． 2．主要组成：电枢线圈和磁极． 3．分类⎩⎪⎨⎪⎧（1）旋转磁极式——适用于较大输出功率（2）旋转电枢式——适用于较小输出功率(1)功率相同的三相交流发电机与单相交流发电机在制造上没有什么优点．( )(2)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.( )(3)三相交流发电机可分为旋转磁极式和旋转电枢式两类．( )提示：(1)× (2)√ (3)√二、三相交变电流的产生1．三相交流电的产生：三个相同的线圈固定在一个铁芯上，线圈平面互成120°角，铁芯匀速转动时，就相当于三个线圈在磁场里切割磁感线运动，就产生了三相交变电流．2．三相交流电的特点：三个交变电动势的最大值和周期都相同，但是它们达到最大值(或零值)的时刻不同，依次落后T3．1.三相交流发电机就是将三个电枢互成120°放到如图所示的磁场中，三个电枢线圈独立产生交变电流并能顺利向外供电．请回答以下几个问题：(1)三相交流发电机的工作原理是什么？(2)假如三相交流发电机的三个线圈中有一个发生故障(烧断)，另外两个线圈产生的感应电动势是否会发生变化？发生怎样的变化？提示：(1)由题图可知线圈在磁场中转动形成电流，故应是电磁感应现象．(2)三相交流发电机中的三个线圈独立工作，若有一个线圈损坏，另外两个线圈能够正常工作，且产生的交变电流最大值、有效值、瞬时值及周期、频率均不变．三、电源与负载的连接方式1．三相四线制：将发电机绕组的3个末端接在一起，引出一个公共接头，从3个绕组的始端引出3根导线叫做相线，又叫端线(照明电路中常称为火线)，从公共接头引出的导线叫做中性线，简称中线(或零线)．这种连接方式叫做三相四线制．2．三相三线制：如果三相负载完全对称，则通过中线的电流为零，此时取消中线也不影响三相电路的工作，三相四线制就变成了三相三线制．3．相电压和线电压(1)相电压：火线与中线之间的电压，一般为220 V.(2)线电压：火线与火线之间的电压，一般为380 V.(3)线电压与相电压之间的关系：U线＝3__U相．4．负载与电源的连接方式(1)三相四线制星形接法(如图所示)．(2)三相三线制星形接法(如图所示)．2．从村庄的变压器引出的输电线通常有几根线？是相线还是零线？提示：通常有四根，有三根相线，一根零线．三相交变电流的产生及特点[学生用书P47]1．三相交变电流的产生：如图所示，在匀强磁场中互成120°角分布着3个绕组AX 、BY 、CZ ，其中A 、B 、C 为绕组的始端，X 、Y 、Z 为绕组的末端，这3个绕组具有相同的匝数、绕向和速度．2．三相交变电流的特点(1)由于3个线圈相同，转速相同，所以在每个线圈中产生的感应电动势最大值和周期均相同，并且都按正(余)弦规律变化．(2)由于3个线圈在空间互成120°角，所以三个交流电达到峰值(或零值)的时间依次落后T 3. (3)公式描述：以AX 绕组通过中性面时开始计时，AX 、BY 、CZ 中产生的感应电动势分别是e A ＝E m sin ωt ，e B ＝E m sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫ωt －23π，e C ＝E m sin ⎝⎛⎭⎪⎫ωt －43π. (4)图象描述：命题视角1 三相交变电流的产生原理(多选)下列关于三相交变电流的产生原理的说法正确的是( )A ．发电机中3个绕组具有相同的匝数和绕向，互成60°角B ．在转动过程中，每个绕组产生的感应电动势的最大值和周期都相同C ．在转动过程中，每个绕组产生的感应电动势的瞬时值都相同D ．发电机的三个绕组在转动过程中达到最大值的时间依次落后13T [解析] 发电机中的三个绕组具有相同的匝数和绕向，且互成120°角，所以选项A 错误；三个绕组具有的匝数相同，则产生的感应电动势的最大值相同，周期相同，但由于它们互成120°角，所以达到最大值的时间依次落后13个周期，故选项B 、D 正确，C 错误． [答案] BD命题视角2 三相交变电流的特点(多选)有关三相交变电流，下列说法正确的是( )A ．三相电压分别达到最大值的时刻不同B ．在三相四线制供电线路中，线电压是相电压的2倍C ．3只标有“220 V 100 W ”的灯泡可按星形接法接入线电压为380 V 的三相四线制供电线路中，此时可省去中线D ．家用的单相用电器可接入三相四线制电路中的任意两根导线之间[解析] 三相电压分别达到最大值的时间间隔为13T ，故A 正确；在三相四线制供电线路中，线电压是相电压的3倍，故B 错误；在三相四线制电路中，线电压为380 V ，则相电压为220 V ，故3只“220 V 100 W ”的灯泡可按星形接法接入，且负载对称可省去中线，故C 正确；三相四线制电路中任意两火线间的电压为380 V ，会烧坏用电器，故D 错误．[答案] AC电流与负载的连接方式[学生用书P47]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 中线情况中线中无电流，可以去掉无零线 中线中有电流，必须保留中线 连接方式三相三线制Y —Y 接法三相三线制△—△接法 三相四线制Y —Y 接法 线相关系 U 线＝3U 相 U 线＝U 相 U 线＝3U 相2.电源与负载的连接图(1)三相四线制星形接法．(2)三相三线制三角形接法．(3)三相三线制星形接法．3．相线、中线的区分：通常用黄、绿、红三色分别标记相序为A、B、C的相线，用黑色标记中线．某三相交流发电机的线圈采用星形接法，每个线圈产生的电动势的最大值为220 2 V，用它给三个完全相同的电炉供电，电炉的使用说明书上标有“220 V 2 000 W”字样，现在把三个电炉同时接到电源上，要求电炉工作时不会被烧坏，不计发电机线圈的内阻，则以下说法正确的是( )A．三个电炉应采用三角形接法B．三个电炉应采用星形接法C．三个电炉采用三角形接法和星形接法时都能正常工作D．若三个电炉采用星形接法，有中性线时每个电炉消耗的电功率为P1，中性线断路后每个电炉消耗的电功率为P2，则P1＞P2[解题探究] 星形接法和三角形接法分别有哪些特点？[解析] 由题意知，电源可以输出两种电压，U相＝220 V，U线＝380 V．如果电炉采用三角形接法，则每个电炉两端的电压等于380 V，大于电炉的额定电压，电炉被烧坏，而采用星形接法时，把电炉接在相线与中性线之间，电炉正常工作，选项B正确，A、C错误；因为三个电炉完全相同，采用星形接法，各相负载对称，这时可去除中性线，电炉仍然正常工作，每个电炉消耗的电功率不变，故选项D错误．[答案] B生产中的三相负载一般都是对称负载，即三相负载相同，采用星形接法时，中性线中没有电流，可以去掉中性线；如果三相负载不对称，则中性线中有电流，不能去掉．1.(多选)一台相电压为220 V的交流发电机，向L、M、N三处用户供应照明用电，用户电灯的额定功率都相同，额定电压都是220 V，线路如图所示，则( )A．三处用户的电路连接都是正确的B．用户M的电路连接是错误的C．用户M两端的电压高于L和N两端的电压D．在这个电路中相电压与线电压是一样大的解析：选AD.在三相三线制三角形接法中，相电压与线电压相等，都是220 V．因此，三处用户的电路连接都是正确的．A、D正确．线电压和相电压的关系[学生用书P48] 在三相电路的计算中，一要弄清连接方式，二要确定线电压与相电压的关系，电源的星形连接U线＝3U相，三角形连接U线＝U相，负载的星形接法I线＝I相，三角形接法，I线＝3I相．将实验室里的手摇三相交流发电机三个线圈接上两个交流电压表，如图所示，关于两个电压表的示数说法正确的是( )A．甲表的示数等于乙表的示数B．甲表的示数小于乙表的示数C．甲表的示数大于乙表的示数D．无法判断两表的示数大小[解析] 甲表测量的是相电压，乙表测量的是线电压，线电压是相电压的3倍，即U乙＝ 3 U甲，B正确．[答案] B2.在三相交变电路中，下列说法正确的是 ( )A．相电压和线电压一定相等B．在三相电源为星形接法时，相电压为380 V，线电压为220 VC．在三相电源为三角形接法时，线电压为380 V，相电压为220 VD ．额定电压为380 V 的按三角形接法连接的电动机，用相电压为220 V 的星形接法连接的发电机供电，电动机仍可以正常工作解析：选D.三相交流电源若按三角形接法，相电压与线电压相等，但在星形接法中线电压为380 V ，相电压为220 V ，U 线＝ 3 U 相．因此D 项中电动机仍可以正常工作．[随堂检测] [学生用书P48]1．(多选)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 ．具有相同的有效值C ．具有相同的周期和频率D ．具有相同的最大值解析：选BCD.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；但它们的相位相差为23π.故B 、C 、D 正确，A 错误． 2．(多选)对于三相交流发电机的说法正确的是( )A ．三个单相交流发电机就组成一个三相交流发电机B ．三相交流发电机中有三个互成120°角的线圈，它们达到峰值的时刻依次落后13个周期C ．三相交流发电机中的三个线圈是完全相同的，它们产生出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，它们产生出峰值和周期都相同的交变电动势解析：选BD.三相交流发电机中有三个线圈，相互成120°角，匀速转动时，感应电动势最大值和周期相同，只是达到峰值的时刻依次落后13个周期．所以选项B 、D 正确，A 、C 错误．3．如图所示为负载和发电机线圈间的连接线路图，关于它们的接法，正确的结论是( )A ．都是△形连接B ．都是Y 形连接C ．发电机线圈是△形连接，负载是Y 形连接D ．发电机线圈是Y 形连接，负载是△形连接解析：选B.由图知，发电机的三个线圈和负载的末端用一条导线连接起来，故都为星形接法，选项B 正确．4．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 ．1∶2B ．2∶1C ．1∶3D ．3∶1解析：选D.由题意知线电压U 线＝220 V ，对负载采用三角形接法，负载两端的电压都等于线电压，因此L 灯两端电压U L ＝U 线＝220 V ．对负载采用星形接法来说，由于各相负载相同，每相负载的电压为线电压的13倍，因此L ′灯两端电压U L ′＝13U 线＝2203V.设每盏灯的电阻为R ，则L 灯的实际功率P L ＝U 2L R ＝（220 V ）2R ，L ′灯的实际功率P L ′＝U 2L ′R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫2203 V 2R ，故P L ∶P L ′＝3∶1.5．(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 ＝3802sin(100πt )V ，则( )A ．相线的电势总是高于中性线的电势B ．电流表示数为2202Rsin(100πt )A C ．B 、N 两端电压的有效值为220 VD ．通过R 的电流方向每秒钟改变100次解析：选CD.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，所以相线的电势并非总是高于中性线的电势，选项A 错误；电流表示数指的是有效值而不是瞬时值，选项B 错误；B 、N 两端的电压即为相电压，由线电压的最大值为380 2 V ，有效值为380 V ，可知相电压应为220 V ，选项C 正确；因为交流电频率f ＝ω2π＝100π2πHz ＝50 Hz ，可见电流方向每秒钟改变100次，选项D 正确．[课时作业] [学生用书P95(单独成册)]一、单项选择题1．一台三相电炉，铭牌上标有“220/380，△/Y ”的字样，由此可见 ( )A ．电炉每一相电热元件的额定电压是220 VB ．电炉每一相电热元件的额定电压是380 VC ．供电线路线电压是380 V ，电炉的三相负载应采用三角形连接D ．供电线路线电压是220 V ，电炉的三相负载应采用星形连接解析：选A.铭牌上“220/380，△/Y ”的意义是供电线路都是星形接法，线电压应为380 V ；供电线路都是三角形接法，线电压是220 V ，故应选A.2．关于三相交流电源与负载的连接方式，下列说法不正确的是( )A ．负载采用何种连接方式取决于负载的额定电压B ．发电机采用星形接法，负载就必须采用星形接法C ．三相对称负载可以接成三角形，也可以接成星形D ．三相四线制和三相三线制的星形接法中U 相＝U 线3＝220 V 解析：选B.负载采用何种接法应取决于负载的额定电压，A 对．三相负载对称时可以按星形或三角形连接，C 对．星形接法中U 线＝3U 相，D 对．发电机采用星形接法时，负载有星形、三角形两种接法，B 错．3．发电机三相绕组采用星形接法时，下列关于中性线的说法正确的是( )A ．中性线不能去掉B ．当三相负载不对称时，中性线中无电流C ．中性线中一定没有电流D ．当三相负载对称时，中性线中无电流解析：选D.三相四线制星形接法中，若三相负载对称，则中性线中无电流，可以去掉，形成三相三线制接法；若三相负载不对称，各相用电情况不一定相同，中性线中有电流通过，不能去掉．故选项D 正确，A 、B 、C 错误．4．三相交流发电机的三个线圈中A 相的电压为U ＝311sin(100πt )V ，那么( )A ．三个线圈中交变电流的频率都为100 HzB ．在t ＝0时，其他两个线圈的输出电压也为零C ．若按星形接法，任意两端线间的电压最大值为380 VD ．若按三角形接法，任意两端线间的电压为220 V解析：选D.三相交流发电机每个线圈产生的感应电动势的频率、电压有效值(或最大值)均相同，但由于在步调上不一致，所以某一时刻输出电压的瞬时值不同；又f ＝1T ＝100π2πHz ＝50 Hz ；当三个线圈按星形接法时，线电压U 线＝3U 相＝3×3112V ≈381 V ，其最大值U 线m ＝2U 线≈539 V ；当三个线圈按三角形接法时，U 线＝U 相＝3112V ≈220 V ．故选项D 正确． 5.三相电源的连接如图所示，电路中的三个交流电压表的示数U 1、U 2、U 3间的关系是( )A ．U 1∶U 2＝1∶ 2B ．U 1∶U 3＝1∶1C ．U 2∶U 3＝1∶1D ．U 2∶U 3＝1∶ 3解析：选B.该接法是星形接法，采用三相四线制对外供电，三只交流电压表，其中V 1、V 3测量的是相电压，V 2测量的是线电压，选项B 正确．6．如图所示，ABC 为一个三相电源的供电线，三个对称负载接成三相三线制三角形电路，如供电电压稳定，当负载改为星形接法时( )A．负载的电压增加到原来的3倍B．负载的电流减小到原来的1 3C．负载的功率增加到原来的3倍D．负载的功率减小到原来的1 3解析：选B.三相三线制三角形接法中每相负载的相电压等于线电压，星形接法当中U线＝3U相，由三相三线制三角形接法改为星形接法时，线电压不变，所以相电压变为原来的1 3，负载的电流减小到原来的13，由P＝U2R可知，负载的功率减小到原来的13，B对，A、C、D错．二、多项选择题7．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不可以单独向外供电C．三相交流发电机的三个线圈产生的电动势同时达到最大值D．三相交流发电机的三个线圈产生电动势最大值的时间依次相差三分之一个周期解析：选AD.产生三相交变电动势的三个线圈是相互独立的，每一个都相当于一个独立的电源，可以单独供电，只是它们到达最大值的时间依次相差三分之一个周期，选项A、D 正确，B、C错误．8．动力供电线路中，采用三相四线制供电，交流电的频率为50 Hz，两根相线之间的电压为380 V，则( )A．相电压为220 VB．线电压最大值为380 VC．线电压为相电压的3倍D．交流电周期为0.02 s解析：选ACD.在三相四线制中，如果线电压为380 V(有效值)，则相电压一定为220 V，线电压为相电压的3倍，所以A、C正确，B错误；由于f＝50 Hz，所以周期为0.02 s，故D正确．9．如图为三相四线制供电线路，L1、L2和L3是完全相同的三盏灯，都正常发光，那么( )A．若OO′断路，则三盏灯熄灭B．若OO′断路，三盏灯仍正常发光C．若OO′和AA′同时断路，则L2、L3将变暗D．若OO′断路、灯L1短路，则L2、L3将烧坏解析：选BCD.由于三相负载相同，所以即使OO′断路，三灯也能正常发光，A错，B 对；对于选项C，加在L2、L3上的电压均为190 V，所以灯将变暗，C对；对于选项D，加在L2、L3上的电压均为380 V，所以灯将烧坏，D对．10．如图所示，发电机每个绕组两端的电压(相电压)为220 V，三个负载电阻均为100 Ω.下列说法中正确的是( )A．发电机绕组采用“Y”接法，负载采用“△”接法B．每个负载电阻两端的电压为220 VC．每个负载电阻两端的电压为380 VD．通过每个负载的电流为3.8 A解析：选ACD.对发电机而言，由于采用星形接法，所以如果相电压为220 V，那么线电压就是380 V，所以每个负载两端的电压为380 V，通过每个负载的电流为3.8 A.三、非选择题11．把三组额定电压均为220 V，额定功率分别为P1＝1 000 W、P2＝500 W、P3＝2 000 W的白炽灯按如图所示方式接入线电压为380 V的三相电路中．(1)求流过每相负载的电流强度；(2)A相负载断开或短路时，对B、C两相负载有何影响．解析：(1)三个灯两端的电压U ＝U 线3＝3803V ＝220 V 由P ＝UI 得三灯中的电流分别为I 1≈4.55 A ，I 2≈2.27 A ，I 3≈9.09 A. (2)由于有中性线，所以A 相负载断开或短路时，对B 、C 两相负载无影响． 答案：(1)4.55 A 2.27 A 9.09 A(2)电压不变，仍正常工作12．在线电压为380 V 的三相交流电路中，如图所示，接有三只电阻均为484 Ω的电灯．问：(1)这三只电灯属何种接法？每只灯的电压、电流、功率各是多少？(2)若L 1灯的保险丝熔断，则其余两灯的电压、电流、功率又各是多少？ (3)若L 1灯短路，则其余两灯的情况怎样？解析：(1)属于星形接法，每只灯上的电压为相电压，即U ＝220 V ，根据欧姆定律和功率公式得：I ＝U R ＝220484 A ≈0.45 A ，P ＝U 2R ＝2202484W ＝100 W. (2)若L 1灯保险丝熔断，即断开了一相，此时属于线电压加在BC 两端，这两只灯每只灯上的电压为U 2＝190 V ，电流、功率分别是I 2＝U 2R ＝190484A ≈0.4 A ， P 2＝U 22R ＝1902484 W ≈74.6 W. (3)若L 1灯短路，则O 点与A 等电势，L 2、L 3两灯两端的电压均为线电压380 V ，均被烧毁．答案：(1)星形接法 均为220 V 均为0.45 A 均为100 W (2)均为190 V 均为0.4A 均为74.6 W (3)均被烧毁。
4.1 三相交变电流 课件-2020-2021学年高二下学期物理鲁科版选修3-2
通常将三个末端联在一起，称为中性点或零点，用N表示，从 中性点N引出的导线称为中性线。从三个首端A、B、C分别引 出相线（即火线）。
三、电源与负载的连接方式
星形接法
中性点
e eC A
eC
ZX Y
eB
三相四线制
A 火线（相线或端线）
N 零线（中线） B 火线（相线或端线） C 火线（相线或端线）
通常将三个末端联在一起，称为中性点或零点，用 N表示，从中性点N引出的导线称为中性线。 从三个首端A、B、C分别引出相线（即火线）。
(1)三相交变电流是三个绕组互成 120°角转动切割磁感 线产生的。
(2)负载的连接方式有星形接法和三角形接法：电源的星 形连接，U 线＝ 3U 相，三角形连接，U 线＝U 相；负载的星形 连接，I 线＝I 相，三角形连接，I 线＝ 3I 相。
二层楼 B C
三层楼
情况1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通, 情况如何?
A
分析：设线电压为380V。
一层楼 ...
A相断开后，B、C 两相
串连，电压UBC （380V） 二层楼
加在B、C负载上。如果
两相负载对称，则每相负 B
载上的电压为190V。
C
三层楼
结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。
情况2：若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量不 等（设二楼灯的数量为三层的1/4 ）结果如何？
问：三相交流发电机发出三相电后，电路又 是怎样把三相电流输送到用户呢？
例1：下列关于三相交变电流的 产生原理说法正确的是( )
A．发电机中3个绕组具有相同的 匝数和绕向，互成60°角
B．在转动过程中，每个绕组产生 的感应电动势的最大值和周期都相同
高中物理 第4章 远距离输电 第1节 三相交变电流课件 鲁科选修32鲁科高二选修32物理课件
2．三相交变电流的特点 (1)由于 3 个线圈相同，转速相同，所以在每个线圈中产生的感 应电动势最大值和周期均相同，并且都按正(余)弦规律变化． (2)由于 3 个线圈在空间互成 120°角，所以三个交流电达到峰 值(或零值)的时间依次落后T3. (3)公式描述：以 AX 绕组通过中性面时开始计时，AX、BY、 CZ 中 产 生 的 感 应 电 动 势 分 别 是 eA ＝ Emsin ωt ， eB ＝ Emsinωt－23π，eC＝Emsinωt－43π.
1．三相四线制：将发电机绕组的 3 个末端接在一起，引出一 个公共接头，从 3 个绕组的始端引出 3 根导线叫做相线，又叫 端线(照明电路中常称为__火__线__)，从公共接头引出的导线叫做 中性线，简称_中__线___(或零线)．这种连接方式叫做三相四线制． 2．三相三线制：如果三相负载完全对称，则通过中线的电流 为__零__，此时取消中线也不影响三相电路的工作，三相四线制 就变成了三相三线制．
A．三处用户的电路连接都是正确的 B．用户 M 的电路连接是错误的 C．用户 M 两端的电压高于 L 和 N 两端的电压 D．在这个电路中相电压与线电压是一样大的
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解析：选 AD.在三相三线制三角形接法中，相电压与线电压相 等，都是 220 V．因此，三处用户的电路连接都是正确的．A、 D 正确．
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2. 在 三 相 交 变 电 路 中 ， 下 列 说 法 正 确 的 是 () A．相电压和线电压一定相等 B．在三相电源为星形接法时，相电压为 380 V，线电压为 220 V C．在三相电源为三角形接法时，线电压为 380 V，相电压为 220 V D．额定电压为 380 V 的按三角形接法连接的电动机，用相电 压为 220 V 的星形接法连接的发电机供电，电动机仍可以正常 工作
高中物理鲁科选修课件三相交变电流
汇报人：XX 20XX-01-16
目录
• 三相交变电流基本概念 • 三相电源与负载连接方式 • 三相负载平衡条件分析 • 三相交流电路功率计算与测量 • 三相异步电动机工作原理及特性 • 三相交变电流在日常生活和工业生产中应
用
01
三相交变电流基本概 念
交变电流定义与特点
异步电动机运行特性分析
转速特性
异步电动机的转速与电源频率、 磁极对数及转差率有关。当电源 频率和磁极对数一定时，转速随
转差率的增大而减小。
转矩特性
异步电动机的转矩与电源电压、 频率及转子电阻有关。在额定电 压和频率下，转矩随转子电阻的
增大而减小。
效率特性
异步电动机的效率与负载大小有 关。在轻载时，效率较低；随着 负载的增大，效率逐渐提高；但 当负载过大时，效率又会下降。
在对称三相负载中，各相负载的阻抗 大小相等，相位互差120度。
在平衡状态下，三相负载中的电流幅 值相等，相位互差120度。
三相电压对称
三相负载所接的三相电压幅值相等， 频率相同，相位互差120度。
非对称三相负载平衡条件
中性点电位偏移
在非对称三相负载中，由于各相 负载阻抗不相等，导致中性点电
位发生偏移。
微电网作为新能源发电并网 的一种重要形式，具有灵活 、高效、可靠等特点，未来 将得到更广泛的应用。
THANK YOU
异步电动机启动、调速和制动方法
启动方法
异步电动机的启动方法有直接启动、降压启动和软启动等。直接启动适用于小容量电动机 ，降压启动和软启动适用于大容量电动机。
调速方法
异步电动机的调速方法有变极调速、变频调速和改变转差率调速等。其中，变频调速具有 调速范围宽、平滑性好等优点，应用最为广泛。
2017_2018学年高中物理第4章远距离输电第1节三相交变电流教学案鲁科版选修3_2
C．在转动进程中，每一个绕组产生的感应电动势的有效值及瞬时值都相同
D．发电机的三个绕组在转动进程中达到最大值的时刻依次掉队 T
解析：选D 发电机中的三个绕组具有相同的匝数和绕向，且互成120°角，选项A错误；三个绕组由于匝数相同，因此产生的电动势的最大值相同，周期相同，但由于它们互成120°角，因此达到最大值的时刻依次掉队 个周期，应选项D正确，B、C错误。
解析：选C 由三相交流发电机的原理和分类可知A、B正确；三相交流发电性能同时产生三相独立的交变电流，每相交变电流都能单独利用，故D正确，C错误。
2．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，以下说法不正确的选项是( )
A．按相同规律转变，同时达到最大值和最小值
B．具有相同的有效值
C．具有相同的周期和频率
D．具有相同的最大值
解析：选A 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B、C、D正确，A错误。
3．以下有关三相交流发电机和三相交变电流的说法正确的选项是( )
A．旋转电枢式三相交流发电机一样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
图4 1 3
A．I＝15 A，U＝440 V
B．I＝45 A，U＝380 V
C．I＝0，U＝440 V
D．I＝0，U＝380 V
解析：选D 三个线圈利用星形接法，相电压与线电压的关系是U线＝ U相，因为每一个负载上的电压为相电压，因此UPN′＝220 V，PQ间的电压为线电压，因此UPQ＝ UPN′＝380 V，由于三相负载相同，因其中线上电流为0。应选项D正确。
高中物理第4章远距离输电4.1三相交变电流课件鲁科版选修3_2
梳理·识记·点拨 图2
13
预习导学
梳理·识记·点拨
(2)三角形接法是把三个线圈的始端和末端依次接连，如图3所示的
三角形接法中U相＝U线.
图3
第1讲 三相交变电流
14
2预.三习相导交学流电中三相负载的连接方式
梳理·识记·点拨
(1)如图4所示的连接方式叫做三相负载的星形连接.
(2)如图5所示的连接方式叫做三相负载的三角形连接.
190 V，因此灯将变暗，C 对；对于选项 D，加在 L2、L3 上的电
压均为 380 V，因此灯将烧坏，D 对． 答案 BCD
第1讲 三相交变电流
19
预习导学 C
第1讲 三相交变电流
梳理·识记·点拨
20
2预．习如导图学8所示，将三相对称负载以星形(Y)方式接入梳对理称·识三记相·点四拨线 制电源，若将中线断开，则( A )
• 一、释疑难 • 对课堂上老师讲到的内容自己想不通卡壳的问题，应该在课堂上标出来，下课时，在老师还未离开教室的时候，要主动请老师讲解清楚。如果老师已
经离开教室，也可以向同学请教，及时消除疑难问题。做到当堂知识，当堂解决。 • 二、补笔记 • 上课时，如果有些东西没有记下来，不要因为惦记着漏了的笔记而影响记下面的内容，可以在笔记本上留下一定的空间。下课后，再从头到尾阅读一
预习导学
梳理·识记·点拨
1.三相交流发电机 三相交流发电机的主要组成部分是 电枢线圈 和 磁极 ． 三相交流发电机可分为 旋转磁极式 和 旋转电枢式 两类．
第1讲 三相交变电流
4
预习导学
梳理·识记·点拨 120°
不同 正弦规律
相同
第1讲 三相交变电流
5
预习导学
(部编版)2020学年高中物理第4章远距离输电第1节三相交变电流教学案鲁科版选修
第1节 三相交变电流一、三相交流发电机 1．发电机组成、分类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1．产生：三个相同的线圈固定在一个铁芯上，线圈平面互成120°角，铁芯匀速转动时，就相当于三个线圈在磁场里切割磁感线，就产生三相交变电流。
2．特点：三个交变电动势的最大值和周期都相同，但是它们达到最大值(或零值)的时刻不同，依次落后13个周期。
三、电源与负载的连接方式 1．常用的两种连接方式三相四线制星形接法、三相三线制星形接法。
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380 V 。
(2)相电压：火线与中线之间的电压，一般为220 V 。
1.三相交流发电机内安装3组独立的互成120°角的线圈，能同时产生出三相独立的交变电流。
2．发电机的三相绕组通常采用三相四线制连接方式，若三相负载完全对称则中线电流为零，可取消中线采用三相三线制。
3．三相电源的星形接法中火线与中线之间的电压是相电压，火线与火线之间的电压是线电压，线电压与相电压之间的关系是U 线＝3U 相。
1．自主思考——判一判(1)三相交流发电机的三个线圈发出的三相交变电压，最大值、周期及达到最大值的时刻均相同。
(×) (2)三相交流发电机的三个线圈发出的三相交变电压，最大值、周期均相同，但达到最大值的时刻依次相隔13周期。
(√)(3)在三相交变电流中相电压和线电压一定相等。
(×) (4)若三个负载相同，则一般可用三相三线制星形接法。
(√) 2．合作探究——议一议(1)三相的“相”是什么意思？三相交流发电机和单相发电机有何相同点和不同点？ 提示：①相，就是电源组；三相，就是3个电源组。
②单相发电机只有一组线圈，只产生一相交变电动势。
三相交流发电机有三组互成120°的线圈，产生三相独立的交变电流，但是每组线圈产生交变电动势的原理跟单相发电机的原理相同，都是靠线圈和磁场发生相对运动，利用电磁感应现象产生交变电流。
高中物理第4章远距离输电第1节三相交变电流课件鲁科版选修3-2
(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如图 4-1-1 所示的方式排列，当此转子在磁 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，将依次落后三分之一个周期．
学
知
一
第 1 节 三相交变电流
测
评
三相交变电流
[先填空]
1．三相交流发电机
(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
旋转磁极式 分类
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 (1)旋转磁极式发电机
3．电源与负载的连接方式 (1)常用的两种连接方式：三相四线制星形接法、三相三线制星形接法． (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 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＝ 3U 相．
【解析】 产生三相交变电流的三个线圈是相互独立的，每一个都相当于 一个独立的电源可以单独供电，只是它们到达最大值的时间依次相差三分之一 周期，故 A 错，D 正确；三个线圈发出交流电的有效值任何时刻都相同，B 错； 由三相交变电动势的图象(如图)可知：选项 C 错误．
【答案】 D
区分星形接法与三角形接法的方法 区分星形接法还是三角形接法的关键是看每相负载两端分别与什么线连 接，若三相负载连接于一点，负载的另一端分别与三根相线相连，则属于星形 连接，若三相负载每相两端都分别连接两根相线，则属于三角形接法．
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三相变压器的诞生
1888年，俄国科学家多利沃—多布罗夫斯基提出三相电流可以产生旋转磁场，并发明三相同步发电机和三相鼠笼式电动机。
1889年，他为解决三相电流的传输及供电问题，开始研究三相变压器。
与当时的单相变压器相比，多利沃—多布罗夫斯基三相变压器的原边、副边线圈并无太大差别，主要区别是在铁心布置方面。
当年，他申请第1个三相变压器铁心的专利，3个心柱在周向垂直对称布置，上、下与两个轭环相连。
这种结构类似欧洲中世纪的修道院，故称为“Tempeltype(寺院式)”，如图1(a)所示。
“寺院式”结构后来又发展出图1(b)和图1(c)式。
1891年，西门子公司又首先采用了框式铁心，见图1(d)。
图1 三相变压器铁心
世界上第一台三相变压器出现于1891年。
当年8月，世界博览会在德国法兰克福(Frankfurt)召开，会议组织者为了展示交流电的输送和应用，在175km外的德国劳芬(Lauffen)的波特兰(Portland)水泥厂内装设了一套三相水轮发电机组(210kVA，150r/min，40Hz，相电压55V)，向博览会上的1000盏电灯和一台100马力的三相感应电动机供电。
为此，德国通用电气公司(AEG)和瑞士奥立康(Oerlikon)厂分别为劳芬-法兰克福工程提供了4台和2台三相变压器。
在劳芬，AEG公司提供了2台三相升压变压器(每台100kVA，变比为1∶160，Y-Y 接)，Oerlikon工厂提供了一台升压变压器(150kVA，变比为1∶155)；在法兰克福的两座降压变电所，则分别装有2台AEG公司生产的三相降压变压器(变比为123∶1)向电动机供电，以及一台Oerlikon工厂生产的三相降压变压器(变比为116∶1)向1000盏电灯供电。
实测变压器的最高效率已达到96%。
图2为AEG公司制造的三相变压器。
图2 AEG公司三相变压器(1891年)。