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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(dòng)勢(shì)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(jì)時(shí)開(kāi)始瞬間導(dǎo)體位于水平面時(shí)的情況。如果計(jì)時(shí)開(kāi)始時(shí)導(dǎo)體不在水平面上,而是與中性面相差一個(gè)角,那么在t=0時(shí),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)為e=emsinψ。
若轉(zhuǎn)子以ω角度旋轉(zhuǎn),經(jīng)過(guò)時(shí)間t后,轉(zhuǎn)過(guò)ωt角度,此時(shí)線圈與中性面的夾角為:(ωt+ψ)
上式為正弦電勢(shì)的一般表達(dá)式,也稱(chēng)作瞬時(shí)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(shí)的相位。
在一臺(tái)發(fā)電機(jī)中,常有幾個(gè)線圈,由于線圈在磁場(chǎng)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(gè)同頻率正弦量相位之差叫相位差。
2. 簡(jiǎn)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(duì)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(chēng)作感抗。用符號(hào)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(shí),感抗xl與電感l(wèi)成正比,當(dāng)電感一定時(shí),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(chēng)做容抗,用符號(hào)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(shuō)明容抗對(duì)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(chǔ)存的電荷就越多,當(dāng)電壓變化時(shí),電路中移動(dòng)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(shí)值之比。
3. 交流電的有功功率、無(wú)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(gè)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(chǔ)能元件線圈或電容器與電源之間的能量交換,時(shí)而大,時(shí)而小,為了衡量它們能量交換的大小,用瞬時(shí)功率的最大值來(lái)表示,也就是交換能量的最大速率,稱(chēng)作無(wú)功功率,用q表示,電感性無(wú)功功率用ql表示,電容性無(wú)功功率用qc表示,單位為乏。
在電感、電容同時(shí)存在的電路中,感性和容性無(wú)功互相補(bǔ)償,電源供給的無(wú)功功率為二者之差,即電路的無(wú)功功率為:q=ql-qc=uisinφ。
4. 什么叫有功?什么叫無(wú)功?
答:在交流電能的發(fā)、輸、用過(guò)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(chǎng)交換的那部分能量叫無(wú)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(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(shí),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(shí),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(shí),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(guò)低,嚴(yán)重時(shí),影響設(shè)備正常運(yùn)行,用戶(hù)無(wú)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(hù)的同步電動(dòng)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(dòng)機(jī)功率因數(shù)很低,尢其是空載和輕載運(yùn)行時(shí) ,所以應(yīng)該避免感應(yīng)電動(dòng)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(wú)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(diǎn)?
答:由三個(gè)頻率相同,振幅相等,相位依次互差120度電角度的交流電勢(shì)組成的電源稱(chēng)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(shí)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(jiǎn)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(shí)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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