第4章__第1节__三相交变电流 (1)

1、 一、三相交流发电机一、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，称为相独立的交变电流，称为 交变电流发电交变电流发电 机和单相的一样，分为两类，转子是线圈的叫机和单相的一样，分为两类，转子是线圈的叫 做旋转做旋转 式，一般输出功率不大的小型发电式，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站选用；转子是磁极的叫做旋转 式，输出式，输出 功率较大的大型发电站选用功率较大的大型发电站选用 基础知识梳理基础知识梳理 三相三相 电枢电枢 磁极

2、磁极 二、三相交变电流的产生二、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 线圈都会产生线圈都会产生 ，且感动电动势的最大，且感动电动势的最大 值、周期和频率都值、周期和频率都 由于三个线圈平面在空由于三个线圈平面在空 间互成间互成120角，所以它们到达峰值角，所以它们到达峰值(或零值或零值)的时的时 刻不同，将以次落后刻不同，将以次落后 个周期个周期 感应电动势感应电动势 相同相同 三分之一三分之一 三个线圈绕在一起的示意图三个线圈绕在一起的示意图 图图4

3、-1-1 三相交流发电机内的三个线圈均能产生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交变电流，能否在发电机内设置六个甚至更多 的线圈？的线圈？ 【思考思考提示提示】发电机体积有限，线发电机体积有限，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三相四线制：将发电机三相绕组

4、的三个末端 接在一起，引出一个公共接头接在一起，引出一个公共接头N，从三个绕组的始端，从三个绕组的始端 A、B、C分别引出三根导线叫做分别引出三根导线叫做 线，也叫端线，俗线，也叫端线，俗 称火线从称火线从N引出的导线叫做中性线，又叫引出的导线叫做中性线，又叫 线这线这 种连接方式叫做种连接方式叫做 制这种接法又叫做三相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，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火线与中性线间的电压叫做相相电压，通常用于生活用电压，通常用于生活用 电；火线与火线间的电压叫做电；火线与火线间的电压叫做线线电压，通常为工农

5、业电压，通常为工农业 生产中的动力电压生产中的动力电压 三相四线三相四线 相相 零零 2三相三线制：如果三相负载完全对称，三相三线制：如果三相负载完全对称， 则通过中性线的则通过中性线的 为零，可以将中性线省为零，可以将中性线省 去，三相四线制就变成了三相三线制去，三相四线制就变成了三相三线制 电流电流 一、三相交变电流的产生及其特点一、三相交变电流的产生及其特点 1三相交流发电机三相交流发电机 (1)构成：磁极、构成：磁极、3组独立的互成组独立的互成120角的线圈；角的线圈； (2)作用：同时产生了相互独立的交变电流；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分

6、类：旋转磁极式和旋转电枢式 核心要点突破核心要点突破 2三相交变电流的产生三相交变电流的产生 如图如图412所示，在匀强磁场中互成所示，在匀强磁场中互成 120角分布着角分布着3个绕组个绕组AX、BY、CZ，其中，其中A、 B、C为绕组的始端，为绕组的始端，X、Y、Z为绕组的末端，为绕组的末端， 这这3个线组具有相同的匝数、绕向和角速度个线组具有相同的匝数、绕向和角速度 图图412 3三相交变电流的特点三相交变电流的特点 (1)由于由于3个线圈相同，转速相同，所以在个线圈相同，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，并且都按正相

7、同，并且都按正(余余)弦规律变化弦规律变化 (4)图象描述图象描述(如图如图413)： 图图413 三相交流发电机发出来的三相独立的交流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、频率都相同值、有效值、周期、频率都相同 特别提醒特别提醒 二、三相交变电流电源与负载的连接方式二、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、相电压与三相交变电流的零线与火线、相电压与 线电压线电压 (1)零线与火线零线与火线 零线：从公共点引出的导线叫做中性线，零线：从公共点引出的导线叫做中性线， 照明电路里

8、中性线是接地的，又叫做零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端线，也叫相线，在照明电路里俗称火线 (2)线电压与相电压线电压与相电压 相电压：在三相电路里，每个线圈两端相电压：在三相电路里，每个线圈两端(火线火线 与中线之间与中线之间)的电压叫相电压，用的电压叫相电压，用U相 相表示 表示 线电压：在三相电路里，两线圈首端间线电压：在三相电路里，两线圈首端间(火线火线 与火线之间与火线之间)的电压叫线电压，用的电压叫线电压，用U线 线表示 表示 在我国日常电路中，相电压是在我国日常

9、电路中，相电压是220 V，线电压，线电压 是是380 V. 2三相四线制星形接法三相四线制星形接法(如图如图414所示所示) 图图414 (1)电源相电压电源相电压(每个线圈两端点间电压每个线圈两端点间电压)： UANUBNUCN220 V， 输电线线电压输电线线电压(两条端线间电压两条端线间电压)： UACUABUBC380 V， (2)负载相电流指流过每相负载的电流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，则相电流就不相等不相同，则相电流就不相等 输电线线电流输电线线电流(IAA，IBB，ICC)指

10、流过每根指流过每根 输电线的电流，显然输电线的电流，显然I线 线 I相 相 3三相三线制三角形接法三相三线制三角形接法(如图如图415所示所示) 图图415 (1)电源相电压就是负载线电压：电源相电压就是负载线电压： UABUBCUAC220 V. 输电线相线指输电线相线指AA，BB，CC，无零线，无零线 (2)负载相电流指负载相电流指IAB，IBC，ICA. 一般不相等，只有当负载相同时才相等一般不相等，只有当负载相同时才相等 输电线线电流指输电线线电流指IAA，IBB，IC C. 对于线电压为对于线电压为380 V的三相电路，若每相的三相电路，若每相 负载的额定电压为负载的额定电压为380

11、 V，则可用三角形接，则可用三角形接 法；若每相负载的额定电压为法；若每相负载的额定电压为220 V，就用星，就用星 形接法形接法 特别提醒特别提醒 关于三相交变电流，下列说法正确的是关于三相交变电流，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 不同时达到最大值不同时达到最大值 D三相交流发电机线圈采用星

12、形连接时，负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载也必须采用星形连接 课堂互动讲练课堂互动讲练 对三相交变电流的认识对三相交变电流的认识 【思路点拨思路点拨】根据三相交变电流产生的原理根据三相交变电流产生的原理 及电源和负载的连接关系、特点作出判断及电源和负载的连接关系、特点作出判断 【答案答案】ABC 1比较三相交流发电机的三个线圈发出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最大值、周期及达到最大值的时刻 均相同均相同 B最大值、周期均相同，但达到最大最大值、周期均相同，但达

13、到最大 值的时刻依次相隔值的时刻依次相隔1/6周期周期 C最大值、周期均相同，但达到最大最大值、周期均相同，但达到最大 值的时刻依次相隔值的时刻依次相隔1/3周期周期 D最大值、周期及达到最大值的时刻最大值、周期及达到最大值的时刻 均不相同均不相同 在线电压在线电压380 V的三相电路中，用三个额的三相电路中，用三个额 定电压均为定电压均为U0220 V、额定功率分别为、额定功率分别为P1 100 W、P225 W、P3200 W的电灯分别作的电灯分别作 为为A、B、C三相的负载组成星形连接方式，试三相的负载组成星形连接方式，试 就下面两种情况，讨论当就下面两种情况，讨论当C相负载断开和短路相

14、负载断开和短路 时所造成的影响：时所造成的影响： (1)有中性线时；有中性线时； (2)无中性线时无中性线时 三相交变电路的连接三相交变电路的连接 【思路点拨思路点拨】在三相电路中，每根相线在三相电路中，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响无中性线时，某一相负载的变化则会对其 他相造成影响他相造成影响 【解析解析】(1)有中性线时供电电路如图有中性线时供电电路如图4 16所示当所示当C相负载断开或短路时，相负载断开或短路时

15、，A、B 两相分别由相线与中性线构成两个供电回路，两相分别由相线与中性线构成两个供电回路， 其相电压其相电压 图图416 图图417 当当C相负载断开后，相负载断开后，A、B两相负载串接在两相负载串接在 两根相线之间由于两根相线之间由于A、B两相的负载电阻为两相的负载电阻为 结果使结果使B相电灯烧毁，并可能使相电灯烧毁，并可能使A相电灯不相电灯不 亮亮(B相烧断时相烧断时)或跟着烧毁或跟着烧毁(B相形成短路时相形成短路时) 当当C相负载短路时，相负载短路时，A、B两相负载依次接两相负载依次接 在在A、C和和B、C两根相线之间，电灯两端电压两根相线之间，电灯两端电压 猛升至线电压猛升至线电压38

16、0 V，两灯一起烧毁，两灯一起烧毁(严重时还严重时还 可能影响电源可能影响电源) 【答案答案】见解析见解析 【点评点评】(1)在星形接法中，若各负载对在星形接法中，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中性线上，防止因保险丝烧断后损坏用电器 2如图如图418所示，发电机每个绕组所示，发电机每个绕组 两端的电压两端的电压(相电压相电压)为为220 V，三个负载电阻，三个负载电阻 均为均为100 ，下列说法中正确的是，下列说法中正确的是() 图图418 A发电机绕组采用发电机绕组采用