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為提高參加2013年注冊電氣工程師考試的考生的復(fù)習(xí)效率,有針對性的進(jìn)行各科目的復(fù)習(xí),本文將主要針對電氣工程師考試科目《專業(yè)基礎(chǔ)》相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的講解,希望對您參加本次考試有所幫助,并在此預(yù)祝您金榜題名!
1. 渦流是怎樣產(chǎn)生的?有何利弊?
答:置于變化磁場中的導(dǎo)電物體內(nèi)部將產(chǎn)生感應(yīng)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(tài),故稱渦流。
在電機(jī)中和變壓器中,由于渦流存在,將使鐵芯產(chǎn)生熱損耗,同時,使磁場減弱,造成電氣設(shè)備效率降低,容量不能充分利用,所以,多數(shù)交流電氣設(shè)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(yīng)也有有利一面,如可以利用它制成感應(yīng)爐冶煉金屬,可制成磁電式、感應(yīng)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(yīng)制成的。
2. 什么是趨表效應(yīng)?趨表效應(yīng)可否利用?
答:當(dāng)直流電流通過導(dǎo)線時,電流在導(dǎo)線截面分布是均勻的,導(dǎo)線通過交流電流時,電流在導(dǎo)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(dǎo)線時趨于表面的現(xiàn)象叫趨表效應(yīng),也叫集膚效應(yīng)。來源:中大網(wǎng)校的美女編輯們
考慮到交流電的趨表效應(yīng),為了有效地節(jié)約有色金屬和便于散熱,發(fā)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(jié)約了鋁導(dǎo)線,又增加了導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度。
趨表效應(yīng)可以利用,如對金屬進(jìn)行表面淬火,對待處理的金屬放在空心導(dǎo)線繞成的線圈中,線圈中通過高頻電流,金屬中就產(chǎn)生趨于表面的渦流,使金屬表面溫度急劇升高,達(dá)到表面淬火的目的。
3. 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(shù)規(guī)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(yuǎn)距離輸電時,通過升高電壓可以減少線路損耗。而當(dāng)使用時又可以通過降壓變壓器把高壓變?yōu)榈蛪海@既有利安全,又能降低對設(shè)備的絕緣要求。此外,交流電動機(jī)與直流電動機(jī)比較,則具有構(gòu)造簡單,造價低廉,維護(hù)簡便等優(yōu)點(diǎn)。在有些地方需要使用直流電,交流電又可通過整流設(shè)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(yīng)用。
4. 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(jīng)過一次循環(huán)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(huán)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。
交流電每秒種周期性變化的次數(shù)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(qū)別在于它不用每秒鐘變化的周數(shù)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,所以角頻率與同期及頻率的關(guān)系為。
5. 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。
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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)行時 ,所以應(yīng)該避免感應(yīng)電動機(jī)空載或輕載運(yùn)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。
10. 什么是三相交流電源?它和單相交流電比有何優(yōu)點(diǎn)?
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(diǎn),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(diǎn)所以獲得了廣泛的應(yīng)用。
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