2019注冊電氣工程師考試電力知識集錦15
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1. 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(shù)學(xué)表達(dá)式為：e=EmSinωt。
上式表明在計時開始瞬間導(dǎo)體位于水平面時的情況。如果計時開始時導(dǎo)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(chǎn)生的感應(yīng)電勢為E=Emsinψ。
若轉(zhuǎn)子以ω角度旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過時間t后，轉(zhuǎn)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(dá)式，也稱作瞬時值表達(dá)式。式中：
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(fā)電機(jī)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。
2. 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(guān)，與線圈的電感有關(guān)。當(dāng)f一定時，感抗XL與電感L成正比，當(dāng)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(dāng)電壓變化時，電路中移動的電荷就越多，故電流越大。
容抗的單位是歐姆。
應(yīng)當(dāng)注意，容抗只有在正弦交流電路中才有意義。另外需要指出，容抗不等于電壓與電流的瞬時值之比。
3. 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(nèi)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(bǔ)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。
4. 什么叫有功?什么叫無功?
答：在交流電能的發(fā)、輸、用過程中，用于轉(zhuǎn)換成非電、磁形式的那部分能量叫有功。用于電路內(nèi)電、磁場交換的那部分能量叫無功。
5. 什么是功率因數(shù)?提高功率因數(shù)的意義是什么?提高功率因數(shù)的措施有哪些?
答：功率因數(shù)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(shù)越高，有功所占的比重越大，反之越低。
發(fā)電機(jī)的額定電壓，電流是一定的，發(fā)電機(jī)的容量即為它的視在功率，如果發(fā)電機(jī)在額定容量下運行，其輸出的有功功率的大小取決于負(fù)載的功率因數(shù)，功率因數(shù)低時，發(fā)電機(jī)的輸出功率低，其容量得不到充分利用。
功率因數(shù)低，在輸電線路上將引起較大的電壓降和功率損耗。因當(dāng)輸電線輸送功率一定時，線路中電流與功率因數(shù)成反比即I=P/COSφ，當(dāng)功率因數(shù)降低時，電流增大，在輸電線電阻電抗上壓降增大，使負(fù)載端電壓過低，嚴(yán)重時，影響設(shè)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(shù)的措施有：
合理地選擇和使用電氣設(shè)備，用戶的同步電動機(jī)可以提高功率因數(shù)，甚至可以使功率因數(shù)為負(fù)值，即進(jìn)相運行。而感應(yīng)電動機(jī)功率因數(shù)很低，尢其是空載和輕載運行時 ，所以應(yīng)該避免感應(yīng)電動機(jī)空載或輕載運行。
安裝并聯(lián)補(bǔ)償電容器或靜止補(bǔ)償?shù)仍O(shè)備，使電路中總的無功功率減少。
6. 什么是三相交流電源?它和單相交流電比有何優(yōu)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(fā)電機(jī)產(chǎn)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(fā)電機(jī)發(fā)出的單相交流電源現(xiàn)在已經(jīng)很少采用。
三相交流電較單相交流電有很多優(yōu)點，它在發(fā)電、輸配電以及電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能等方面都有明顯的優(yōu)越性。例如：制造三相發(fā)電機(jī)、變壓器都較制造容量相同的單相發(fā)電機(jī)、變壓器節(jié)省材料，而且構(gòu)造簡單，性能優(yōu)良，又如，由同樣材料所制造的三相電機(jī)，其容量比單相電機(jī)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(jié)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(yōu)點所以獲得了廣泛的應(yīng)用。
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