第4章 第1节 三相交变电流.ppt

第4章远距离输电,本章将学习远距离输电的知识，要能应用电磁感应的知识分析变压器的原理；知道理想变压器的几个关系；了解几种常见变压器；了解从发电站到用户的输电过程，知道远距离输电时应用高电压的原理；要认识远距离输电时，采用高电压可减小输电线上的电能损失，知道输电线上的电能损耗与输送电压的关系；认识三相交流电，了解三相交流电负载的接法,课程标准对本章做了如下要求：1通过实验，探究变压器电压与匝数的关系2了解从变电站到住宅的输电过程，知道远距离输电时，应用高压输电的道理本章重点：变压器的工作原理；理想变压器的电压、电流与匝数的关系式；远距离输电要用高压输电的原理,本章难点：三相交变电流的两种接法；变压器的工作原理高考着重考查的内容有变压器的互感原理，在工作过程中，功率不变，远距离输电电能损耗与哪些因素有关因此，在学习本章时，要注意基础知识与电磁感应规律的联系，及与闭合电路欧姆定律等知识的结合,第1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，线电压与相电压的关系4了解三相交变电流在生产、生活中的广泛应用重点难点：1.三相交变电流的产生过程及其变化规律,2三相交变电源与负载的连接方式易错问题：1.对负载的星形接法和三角形接法不能正确区分2两种接法中相电压和线电压关系易错,一、三相交流发电机三相交流发电机中安装了三组独立的互成120角的线圈，一台发电机就能同时生产出三相独立的交变电流，称为交变电流发电机和单相的一样，分为两类，转子是线圈的叫做旋转式，一般输出功率不大的小型发电站选用；转子是磁极的叫做旋转式，输出功率较大的大型发电站选用,基础知识梳理,三相,电枢,磁极,二、三相交变电流的产生以旋转电枢式为例，三个线圈按如图411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，且感动电动势的最大值、周期和频率都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，将以次落后个周期,感应电动势,相同,三分之一,三个线圈绕在一起的示意图图4-1-1,三相交流发电机内的三个线圈均能产生交变电流，能否在发电机内设置六个甚至更多的线圈？【思考提示】发电机体积有限，线圈过多时，每个线圈的匝数太少，造成电动势偏小，另外，若线圈过多，各线圈中的电流产生的磁场互相影响，也不利于发电机发电,思考,三、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线，也叫端线，俗称火线从N引出的导线叫做中性线，又叫线这种连接方式叫做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,三相四线,相,零,2三相三线制：如果三相负载完全对称，则通过中性线的为零，可以将中性线省去，三相四线制就变成了三相三线制,电流,一、三相交变电流的产生及其特点1三相交流发电机(1)构成：磁极、3组独立的互成120角的线圈；(2)作用：同时产生了相互独立的交变电流；(3)分类：旋转磁极式和旋转电枢式,核心要点突破,2三相交变电流的产生如图412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个线组具有相同的匝数、绕向和角速度,图412,3三相交变电流的特点(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,(4)图象描述(如图413)：,图413,三相交流发电机发出来的三相独立的交流电，除了相位不同，其他各个量，比如最大值、有效值、周期、频率都相同,二、三相交变电流电源与负载的连接方式1三相交变电流的零线与火线、相电压与线电压(1)零线与火线零线：从公共点引出的导线叫做中性线，照明电路里中性线是接地的，又叫做零线火线：从每个绕组的始端引出的导线叫做端线，也叫相线，在照明电路里俗称火线,(2)线电压与相电压相电压：在三相电路里，每个线圈两端(火线与中线之间)的电压叫相电压，用U相表示线电压：在三相电路里，两线圈首端间(火线与火线之间)的电压叫线电压，用U线表示在我国日常电路中，相电压是220V，线电压是380V.2三相四线制星形接法(如图414所示),图414,(1)电源相电压(每个线圈两端点间电压)：UANUBNUCN220V，输电线线电压(两条端线间电压)：UACUABUBC380V，,(2)负载相电流指流过每相负载的电流IANIBNICN.此式成立的条件是各负载相同如果负载不相同，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,3三相三线制三角形接法(如图415所示),图415,(1)电源相电压就是负载线电压：UABUBCUAC220V.输电线相线指AA，BB，CC，无零线(2)负载相电流指IAB，IBC，ICA.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.,对于线电压为380V的三相电路，若每相负载的额定电压为380V，则可用三角形接法；若每相负载的额定电压为220V，就用星形接法,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,课堂互动讲练,【思路点拨】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,【答案】ABC,【点评】三组独立的线圈产生三相交流电，三相交流电的每一相都按照正弦规律变化，只是依次落后；电源与负载的连接方式有三相四线制和三相三线制,1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,在线电压380V的三相电路中，用三个额定电压均为U0220V、额定功率分别为P1100W、P225W、P3200W的电灯分别作为A、B、C三相的负载组成星形连接方式，试就下面两种情况，讨论当C相负载断开和短路时所造成的影响：(1)有中性线时；(2)无中性线时,【思路点拨】在三相电路中，每根相线与中性线都相当于一个独立发电机的供电系统，某一相的负载变化可认为对其他两相无影响无中性线时，某一相负载的变化则会对其他相造成影响【解析】(1)有中性线时供电电路如图416所示当C相负载断开或短路时，A、B两相分别由相线与中性线构成两个供电回路，其相电压,图416,图417,当C相负载断开后，A、B两相负载串接在两根相线之间由于A、B两相的负载电阻为,结果使B相电灯烧毁，并可能使A相电灯不亮(B相烧断时)或跟着烧毁(B相形成短路时)当C相负载短路时，A、B两相负载依次接在A、C和B、C两根相线之间，电灯两端电压猛升至线电压380V，两灯一起烧毁(严重时还可能影响电源)【答案】见解析,【点评】(1)在星形接法中，若各负载对称，则中性线电流为零，此时中性线可省去但若负载不对称，绝不能省掉中性线，否则将会损坏变压器或用电器(2)在家庭照明电路中，保险丝绝不能接在中性线上，防止因保险丝烧断后损坏用电器,2如图418所示，发电机每个绕组两端的电压(相电压)为220V，三个负载电阻均为100，下列说法中正确的是(),图4