2015年電氣工程師考試《專業基礎》知識考點(1)
渦流是怎樣產生的?有何利弊?
答:置於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,由於渦流存在,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,如可以利用它製成感應爐冶煉金屬,可製成磁電式、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。
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,説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。
容抗的單位是歐姆。
應當注意,容抗只有在正弦交流電路中才有意義。另外需要指出,容抗不等於電壓與電流的瞬時值之比。
交流電的有功功率、無功功率和視在功率的意義是什麼?
答:電流在電阻電路中,一個週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。
什麼叫有功?什麼叫無功?
答:在交流電能的發、輸、用過程中,用於轉換成非電、磁形式的那部分能量叫有功。用於電路內電、磁場交換的那部分能量叫無功。
什麼是功率因數?提高功率因數的意義是什麼?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,有功所佔的比重越大,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於負載的功率因數,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,用户無法用電。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,用户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。
安裝並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。
什麼是三相交流電源?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採用。
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:製造三相發電機、變壓器都較製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,由同樣材料所製造的三相電機,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。由於三相交流電有上述優點所以獲得了廣泛的應用。
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