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第1节 三相交变电流 学案
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.知道三相交变电与负载的连接方式,线电压与相电压的关系。
4.了解三相交变电流在生产、生活中的广泛应用。
基础知识：
一、三相交流发电机：
三相交流发电机一台发电机同时安装了3组独立的互成120°角的线圈,这样的交变电流发电机称为三相交流发电机。
在同一磁场中有三个互成120°的线圈，产生三个交变电动势．每个线圈产生交变电动势的原理跟单相发电机的原理相同．
二、三相交变电流的产生．
(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由水轮机或蒸汽轮机带动匀速旋转时,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发电机定子上均匀地排布着3个绕组,这3个绕组具有相同的匝数和绕向,相互成120°角。三个绕组产生的感应电动势的最大值和周期都相同,并且都按正弦规律做周期性变化,但达到峰值(或零值)的时间依次落后个周期。
三、电源与负载的连接方式
1)、线圈的星形连接（Y接法）
在实际应用中，三相发电机的三组线圈常照图加以连接。这种接法叫星形连接。从每组线圈始端 A、B、 C引出输电线叫相线（或叫火线），每相线圈的末端X、Y、Z连成公共点O，叫中住点。从中性点引进的输电线叫中线（因它常接地，又叫零线）。每根线圈两端点之间的电压叫相电压，用U相表示，每两根相线之间的电压叫线电压，用U线表示。
三相四线制。U线=31/2 U相
2)、三角形接法（△接法）
照图那样连接，再接到三相电上。这接法称之为三角形接法。在这种接中，各相负较正好接于两根相线间，所以每根上的电压就等于线电压。
每根负载中的电流只要用线电压除以负载的阻抗便可得到。在负载的三角形接法中，线电流与相电流是不相等的，如果我们将各相电流的正方向表示在图中，那么在相线 A中流过的线电流IA=i1－i3，如果负载完全对称不难证明A中线电流的有效值为任一相中电流有效值的／3倍，其余一样。所以，在这种情况中有I线=31/2 I相
我国日常电路中，相电压＝220V，线电压＝380V，U线＝U相
典例1：三相交流发电机的三个线圈中A的相电压为U=311sin 100πt V,那么(　　)。
A.三个线圈产生的交变电流的频率都为50 Hz
B.在t=0时,其他两条线圈的输出电压也为零
C.若按星形接法,任意两个线间电压的最大值为380 V
D.若按三角形接法,任意两条线间的电压为220 V
A　【解析】三相交流发电机每个线圈的频率、电压有效值(或最大值)均相同,但由于步调不一致,所以某一时刻的瞬时值不同,所以B选项错误;从A的电压表达式知,其频率为50 Hz, A选项正确;相电压的最大值为311 V,则有效值为U相= V=220 V。若按三角形接法时,线电压的有效值为U线=220 V·=380 V,最大值为U线m=U线=539 V,C选项错误。当三个线圈接成三角形接法时,U线=U相=380 V,D选项错误。
典例2：如图所示,三相负载接成星形,且三相负载均可看成电阻,其阻值分别为R1=10 Ω,R2=12 Ω,R3=16 Ω,线电压是380 V。请计算各相负载的电流和电压。
22 A　 A　 A　相电压均为220 V
【解析】负载是星形连接时,U相==220 V
各相电流分别为I1==22 A I2== A I3== A。
巩固练习：
1.关于三相交流发电机产生的三个正弦式交流电流，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T/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T/3个周期
D．最大值、周期以及达到最大值的时刻均不相同
2．关于三相交变电压，下列说法正确的是(　　)
A．相电压一定大于线电压
B．相电压一定小于线电压
C．三相交变电压不再满足峰值Em＝E有效的关系
D．以上说法都不对
3.三相电源的连接如图所示，电路中的三个交流电压表的示数U1、U2、U3间的关系是（ ）
U1∶U2=1∶
B.U1∶U3=1∶1
C.U2∶U3=1∶1
D.U2∶U3=∶1
4.对照明电路，有火线和零线之分，下列叙述正确的是（ ）
A．进入每一户的两根输电导线，火线即是某一相的端线，零线即是中性线
B．电路中的电流总是由火线流进，从零线流出，因而开关都要接在火线上
C．正常情况下，零线电势为零，与大地无电势差，因此可以省去
D．火线与零线间的电势差为220 V，火线是带电的，因此总是火线的电势高
参考答案：
1.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应该是相差T/3个周期，C项正确.答案：C
2.解析：在电源的星形接法中，相电压小于线电压，而三角形接法中相电压等于线电压，故A、B错误；三相交变电流的峰值与有效值仍满足Em＝E有效，C错误。答案：D
3.解析：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V1、V3测量的是相电压，V2测量的是线电压.选项B、D正确.答案：BD
4.解析：在照明用电中，入户线有火线和零线两根，接通电路后，两根线上都有电流，处于安全的考虑，开关都要接在火线上，零线是不能省去的，否则不能构成闭合电路.火线上的电势按正弦规律变化，并不是总比零线高.选项B、C、D均错，A项正确.答案：A
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