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電工基本知識
發布人【 哈爾濱華億永安電力物資有限公司】 時間【2013-01-18】
 
 1. 什么是三相交流電源?它和單相交流電比有何優點?

  答:由三個頻率相同,振幅相等,相位依次互差120度電角度的交流電勢組成的電源稱為三相交流電源。它是由三相交流發電機產生的。日常生活中所用的單相交流電,實際上是由三相交流電的一相提供的,由單相發電機發出的單相交流電源現在已經很少采用。

  三相交流電較單相交流電有很多優點,它在發電、輸配電以及電能轉換成機械能等方面都有明顯的優越性。例如:制造三相發電機、變壓器都較制造容量相同的單相發電機、變壓器節省材料,而且構造簡單,性能優良,又如,由同樣材料所制造的三相電機,其容量比單相電機大50%,在輸送同樣功率的情況下,三相輸電線較單相輸電線可節省有色金屬25%,而且電能損耗較單相輸電時少。由于三相交流電有上述優點所以獲得了廣泛的應用。

  2. 什么是正弦交流電?為什么普遍采用正弦交流電?

  答:正弦交流電是指電路中的電流、電壓及電勢的大小都隨著時間按正弦函數規律變化,這種大小和方向都隨時間做周期性變化的電流稱交變電流,簡稱交流。

  交流電可以通過變壓器變換電壓,在遠距離輸電時,通過升高電壓可以減少線路損耗。而當使用時又可以通過降壓變壓器把高壓變為低壓,這既有利安全,又能降低對設備的絕緣要求。此外,交流電動機與直流電動機比較,則具有構造簡單,造價低廉,維護簡便等優點。在有些地方需要使用直流電,交流電又可通過整流設備將交流電變換為直流電,所以交流電目前獲得了廣泛地應用。

  3. 什么是交流電的周期、頻率和角頻率?

  答:交流電在變化過程中,它的瞬時值經過一次循環又變化到原來瞬時值所需要的時間,即交流電變化一個循環所需的時間,稱為交流電的周期。周期用符號T表示,單位為秒。周期越長交流電變化越慢,周期愈短,表明愈快。周期用符號t表示單位為秒。交流電每秒種周期性變化的次數叫頻率。用字母F表示,它的單位是周/秒,或者赫茲,用符號Hz表示。它的單位有赫茲,千赫、兆赫。

  角頻率與頻率的區別在于它不用每秒鐘變化的周數來表示交流電變化的快慢,而是用每秒種所變化的電氣角度來表示。交流電變化一周其電角變化為360,360等于2π弧度。

  4. 什么是交流電的相位,初相角和相位差?

  答:交流電動勢的波形是按正弦曲線變化的,其數學表達式為:e=EmSinωt。

  上式表明在計時開始瞬間導體位于水平面時的情況。如果計時開始時導體不在水平面上,而是與中性面相差一個角,那么在t=0時,線圈中產生的感應電勢為E=Emsinψ。

  若轉子以ω角度旋轉,經過時間t后,轉過ωt角度,此時線圈與中性面的夾角為:(ωt+ψ)

  上式為正弦電勢的一般表達式,也稱作瞬時值表達式。式中:也稱作瞬時值表達式,式中:上式為正弦電勢的一般表達式。

  ωT+ψ -------相位角,即相位;

  ψ -----------初相角,即初相 。表示t=0時的相位。

  在一臺發電機中,常有幾個線圈,由于線圈在磁場中的位置不同,因此它們的初相就不同,但是它們的頻率是相同的。另外,在同一電路中,電壓與電流的頻率相同,但往往初相也是不同的,通常將兩個同頻率正弦量相位之差叫相位差。

  5. 交流電的有功功率、無功功率和視在功率的意義是什么?

  答:電流在電阻電路中,一個周期內所消耗的平均功率叫有功功率,用P表示,單位為瓦。儲能元件線圈或電容器與電源之間的能量交換,時而大,時而小,為了衡量它們能量交換的大小,用瞬時功率的最大值來表示,也就是交換能量的最大速率,稱作無功功率,用Q表示,電感性無功功率用QL表示,電容性無功功率用QC表示,單位為乏。

  在電感、電容同時存在的電路中,感性和容性無功互相補償,電源供給的無功功率為二者之差,即電路的無功功率為:Q=QL-QC=UISinφ。

  6. 什么叫有功?什么叫無功?

  答:在交流電能的發、輸、用過程中,用于轉換成非電、磁形式的那部分能量叫有功。用于電路內電、磁場交換的那部分能量叫無功。

  7. 什么是功率因數?提高功率因數的意義是什么?提高功率因數的措施有哪些?

  答:功率因數COSφ,也叫力率,是有功功率和視在功率的比值,即COS=P/S。在一定的額定電壓和額定電流下,功率因數越高,有功所占的比重越大,反之越低。

  發電機的額定電壓,電流是一定的,發電機的容量即為它的視在功率,如果發電機在額定容量下運行,其輸出的有功功率的大小取決于負載的功率因數,功率因數低時,發電機的輸出功率低,其容量得不到充分利用。功率因數低,在輸電線路上將引起較大的電壓降和功率損耗。因當輸電線輸送功率一定時,線路中電流與功率因數成反比即I=P/COSφ,當功率因數降低時,電流增大,在輸電線電阻電抗上壓降增大,使負載端電壓過低,嚴重時,影響設備正常運行,用戶無法用電。此外,電阻上消耗的功率與電流平方成反比,電流增大要引起線損增加。

  提高功率因數的措施有:

  合理地選擇和使用電氣設備,用戶的同步電動機可以提高功率因數,甚至可以使功率因數為負值,即進相運行。而感應電動機功率因數很低,尢其是空載和輕載運行時 ,所以應該避免感應電動機空載或輕載運行。安裝并聯補償電容器或靜止補償等設備,使電路中總的無功功率減少;也可以選擇大功率凈化穩壓器,提高用電質量和用電設備的功率因素。

  8. 什么是趨表效應?趨表效應可否利用?

  答:當直流電流通過導線時,電流在導線截面分布是均勻的,導線通過交流電流時,電流在導線截面的分布是不均勻的,中心處電流密度小,而靠近表面電流密度大,這種交流電流通過導線時趨于表面的現象叫趨表效應,也叫集膚效應。考慮到交流電的趨表效應,為了有效地節約有色金屬和便于散熱,發電廠的大電流母線常用空心的槽形或菱形截面母線。高壓輸配電線路中,利用鋼芯鋁線代替鋁絞線,這樣既節約了鋁導線,又增加了導線的機械強度。

  趨表效應可以利用,如對金屬進行表面淬火,對待處理的金屬放在空心導線繞成的線圈中,線圈中通過高頻電流,金屬中就產生趨于表面的渦流,使金屬表面溫度急劇升高,達到表面淬火的目的。

  9.渦流是怎樣產生的,有何利弊? 

  答:置于變化磁場中的導電物體內部將產生感應電流,以反抗磁通的變化,這種電流以磁通的軸線為中心呈渦旋形態,故稱渦流。

  在電機中和變壓器中,由于渦流存在,將使鐵芯產生熱損耗,同時,使磁場減弱,造成電氣設備效率降低,容量不能充分利用,所以,多數交流電氣設備的鐵芯,都是用0.35或0.5毫米厚的硅鋼片迭成,渦流在硅鋼片間不能穿過,從而減少渦流的損耗。渦流的熱效應也有有利一面,如可以利用它制成感應爐冶煉金屬,可制成磁電式、感應式電工儀表,還有電度表中的阻尼器,也是利用磁場對渦流的力效應制成的。

  10. 簡述感抗、容抗、電抗和阻抗的意義。

  答:交流電路的感抗,表示電感對正弦電流的限制作用。在純電感交流電路中,電壓有效值與電流有效值的比值稱作感抗。用符號X表示。XL=U/I=ωL=2πfL。

  上式表明,感抗的大小與交流電的頻率有關,與線圈的電感有關。當f一定時,感抗XL與電感L成正比,當電感一定時,感抗與頻率成正比。感抗的單位是歐姆。純電容交流電路中,電壓與電流有效值的比值稱做容抗,用符號XC表示。即:XC=U/I=1/2πfC。在同樣的電壓作用下,容抗XC越大,則電流越小,說明容抗對電流有限制作用。容抗和電壓頻率、電容器的電容量均成反比。因頻率越高,電壓變化越快,電容器極板上的電荷變化速度越大,所以電流就越大;而電容越大,極板上儲存的電荷就越多,當電壓變化時,電路中移動的電荷就越多,故電流越大。應當注意,容抗只有在正弦交流電路中才有意義。另外,容抗不等于電壓與電流的瞬時值之比。

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