基本的電工基礎(chǔ)知識

1、基本的電工基礎(chǔ)知識作者：日期：2簡答題 (共 48 分)1. 同一根導(dǎo)線的交流電阻和直流電阻為什么不一樣? （3 分）答案：當(dāng)交流電通過導(dǎo)線時，導(dǎo)線截面內(nèi)的電流分布密度是不相同的，越接近導(dǎo)體中心，電流密度越小，在導(dǎo)體表面附近電流密度則越大，這種現(xiàn)象叫作集膚效應(yīng)。頻率越高，這種現(xiàn)象表現(xiàn)得越突出。由于這種集膚效應(yīng)的結(jié)果，使導(dǎo)線有效截面減小，電阻增大。當(dāng)直流電流流過導(dǎo)線時，卻沒有這種現(xiàn)象。所以，同一根導(dǎo)線的交流電阻大于直流電阻。2. 什么是有功功率、無功功率和視在功率？(3 分)P表示。答案 : 有功電流和電壓產(chǎn)生的功率稱為有功功率，用無功電流和電壓產(chǎn)生的功率稱為無功功率，用Q表示。電壓 U和電流

2、I 的乘積 UI雖有功率的量綱，但不是電路實際消耗的功率， 所以稱為視在功率，用字母 S表示。3. 何謂正序電壓、負(fù)序電壓和零序電壓 ? （ 3分）答案：正序電壓是一組對稱的電壓相量，其頻率相同，大小相等，相位互差120，一般用A 、B 、C 表示。其相序是順時針方向旋轉(zhuǎn)的A-B1-C1。1111負(fù)序電壓是一組對稱的電壓相量，其頻率相同，大小相等，相位互差120，一般用A2 、B2、C2 表示。其相序是逆時針方向旋轉(zhuǎn)的A2-B 2-C2。零序電壓是一組電壓相量， 其頻率相同， 大小相等，相位一致，一般用 A0 、B0、C0 表示。 4. 電動勢與電壓有什么區(qū)別？它們的方向是怎么規(guī)定的？（ 3

3、分）答案：電動勢是將外力克服電場力所做的功，而電壓則是電場力所做的功；電動勢的正方向為電位升的方向，電壓的方向為電位降的方向。5. 什么是變壓器的空載損耗 ? （3 分）答案：變壓器的空載損耗指變壓器二次繞組開路，一次繞組加上額定頻率的額定電壓時產(chǎn)生的有功功率損耗。也稱為鐵損。6. 什么是相序？（ 3分）答案：三相交流電依次達到正最大值（或相應(yīng)零值） 的順序稱為相序，順時針按A-B-C的次序循環(huán)的相序稱為順序或正序， 按 A-C-B 的次序循環(huán)的相序稱為逆序或負(fù)序， 相序是由發(fā)電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向決定的。 三相發(fā)電機在并網(wǎng)發(fā)電時或用三相電驅(qū)動三相交流電動機時，必須考慮相序的問題，否則會引起重大事

4、故，為了防止接線錯誤，低壓配電線路中規(guī)定用顏色區(qū)分各相，黃色表示A 相，綠色表示B 相，紅色表示C 相。7. 什么叫三相四線制？（ 3分）答案 : 三相四線制是帶電導(dǎo)體配電系統(tǒng)的型式之一。三相指 U、V、W（即 A、B、C）三相， 四線指通過正常工作電流的三根相線和一根 N線( 中性線 ) ，不包括不通過正常工作電流的 PE線（保護接地線）。8. 分別簡述幅值、頻率和初相位的基本概念。 （ 3分）答案：幅值、頻率和初相位是確定正弦量的三要素，它們反映了正弦量的特點，其中幅值決定正弦量變化的范圍，頻率決定正弦量變化的快慢，一般用每秒鐘內(nèi)電流方向改變的次數(shù)來表示。初相位決定正弦初始狀態(tài)，即 t=0

5、 時的相位角。9. 什么是并聯(lián)諧振 ?其特點是什么 ? （3分）答案：在電阻、電感、電容的并聯(lián)電路中，出現(xiàn)電路端電壓和總電流同相位的現(xiàn)象，叫并聯(lián)諧振。它的特點是：并聯(lián)諧振是一種完全的補償，電源無需提供無功功率，只提供電阻所需的有功功率；諧振時，電路的總電流最小，而支路的電流往往大于電路的總電流，因此，并聯(lián)諧振也稱電流諧振。發(fā)生并聯(lián)諧振時，在電感和電容元件中會流過很大的電流，因此會造成電路的熔絲熔斷或燒毀電氣設(shè)備等事故。310. 什么是功率因數(shù)？（ 3分）答案：在交流電路中，電壓與電流之間的相位差（）的余弦叫做功率因數(shù)，用符號cos表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值。即：cos=

6、P/S功率因數(shù)的大小與電路的負(fù)荷性質(zhì)有關(guān)，如白熾燈泡、電阻爐等電阻負(fù)荷的功率因數(shù)為 1，一般具有電感性或電容性負(fù)載的電路功率因數(shù)都小于1。功率因數(shù)是電力系統(tǒng)的一個重要的技術(shù)數(shù)據(jù)。 功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個系數(shù)。功率因數(shù)低， 說明電路用于交變磁場轉(zhuǎn)換的無功功率大，從而降低了設(shè)備的利用率，增加了線路供電損失。所以，供電部門對用電單位的功率因數(shù)有一定的標(biāo)準(zhǔn)要求。11. 串聯(lián)電路有何特點 ?主要應(yīng)用在哪些方面 ? （3 分）答案：串聯(lián)電路有如下特點：（1）串聯(lián)電路中，流過各電阻的電流相同。（2）串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻上電壓降之和。（3）串聯(lián)電路的總電阻為各電阻之和。由串聯(lián)電路的特點可以

7、看出：如果在電路中串聯(lián)一個電阻，那么電路的等效電阻就要增大，在電源電壓不變的情況下，電路中的電流將要減少。所以，串聯(lián)電阻可起到限制電流的作用，如大電動機啟動時，在回路串人一個啟動電阻，可減小啟動電流。串聯(lián)電阻的另一個用途就是可起到分壓的作用，如電阻分壓器和多量程電壓表，就是利用這個原理做成的。12. 什么是最大運行方式 ?什么是最小運行方式 ? （ 2 分）答案：最大運行方式，是指在最大運行方式運行時，具有最小的短路阻抗值，發(fā)生短路時產(chǎn)生的短路電流最大。最小運行方式，是指在最小運行方式運行時，具有最大的短路阻抗值，發(fā)生短路后產(chǎn)生的短路電流最小。13. 什么是保護接地與保護接零？（ 2 分）答案

8、：將電氣設(shè)備的外殼和在正常情況下不帶電的金屬部分與接地極之間用導(dǎo)將電氣設(shè)備的金屬外殼與三相四線制供電系統(tǒng)的零線相連接，叫保護接零。14. 什么是負(fù)載？（ 2 分）答案：負(fù)載是取用電能的裝置，也就是用電設(shè)備。連接部分是用來連接電源與負(fù)載，構(gòu)成電流通路的中間環(huán)節(jié)，是用來輸送，分配和控制電能的。15. 什么是三相交流電？（ 2 分）答案：三相交流電是電能的一種輸送形式，簡稱為三相電。三相交流電源，是由三個頻率相同、振幅相等、相位依次互差 120的交流電勢組成的電源。三相交流電的用途很廣，工業(yè)中大部分的交流用電設(shè)備，例如電動機，都采用三相交流電。16. 什么是零線、火線？（ 2 分）答案：一般家庭使用

9、的電源線是由兩根導(dǎo)線組成的，其中一根叫相線（俗稱火線），一根叫零線（即中性線）。正常情況下，零線電位為零，相線與零線之間的電壓為 220 伏。零線一般都與大地直接連接，零線與大地的電位是相等的。17. 什么是斷路與短路？（ 2 分）答案：電氣設(shè)備在正常工作的時候，電路中的電流由電源的一端經(jīng)過電氣設(shè)備回到電源的另一端形成閉合回路。如果將電流的回路切斷或者因某種原因發(fā)生斷線，電路中電流不能流通，電路不能形成閉合回路，這就叫做斷路。電源的兩端不經(jīng)過任何電器設(shè)備，直接被導(dǎo)線連通叫做短路。當(dāng)電路發(fā)生短路時，電路內(nèi)會出現(xiàn)非常大的電流，這叫做短路電流。短路電流可能增大到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過允許的限度，使導(dǎo)線劇烈升溫，甚

10、至引燃導(dǎo)線、燒毀電氣設(shè)備，引起火災(zāi)。18. 為什么低壓網(wǎng)絡(luò)中普遍采用三相四線制供電 ? （3 分）答案：由于三相四線制供電可以同時獲得線電壓和相電壓兩種電壓，這對于用電者來說是比較方便的。在低壓網(wǎng)絡(luò)中，常采用動力負(fù)荷與照明負(fù)荷混合供電，即將380V線電壓供三相4電動機用， 220V相電壓供照明和單相負(fù)荷用。另外，在三相負(fù)荷不對稱時，因中性線的阻抗很小，所以也能夠消除因三相負(fù)荷不對稱時中性點的電壓位移，從而能保證負(fù)荷的正常工作。所以綜上所述，三相四線制供電獲得廣泛的應(yīng)用。計算題（ 32 分）1. 一正弦交流電的周期是 0.02s ，試求該電流的角頻率 ？（ 2分）答案 : 該交流電的頻率f 1/

11、T = 1 0.02 50Hz 2f 23.14 50314(rad s)答：其角頻率為 314rad s。2. 有一三相對稱負(fù)荷，接在電壓為 380V的三相對稱電源上，每相負(fù)荷的電阻 R16 ，感抗XL 12 。試計算當(dāng)負(fù)荷接成星形和三角形時的相電流、線電流各是多少 ? （3分）答案：解：負(fù)荷接成星形時，每相負(fù)荷兩端的電壓，即相電壓為負(fù)荷阻抗為Z R2X L2 162 122 20( )每相電流 ( 或線電流 ) 為負(fù)荷接成三角形時，每相負(fù)荷兩端的電壓為電源線電壓，即UphU p p380V流過每相負(fù)荷的相電流為I ph U ph 380 19 (A)Z20流過每相的線電流為I p 3Iph

12、 329.(A)p3. 某電源的開路電壓 Uoc10V。當(dāng)外電阻 R5時，電源的端電壓 U5V。求電源的內(nèi)阻 Rs 的值。（ 2分）答案：解：該電源可用電壓為 Us的理想電壓源與內(nèi)阻 Rs的串聯(lián)模型來等效，即UsUoc10VI U sRs RURI RU s 5(V)Rs R，則Rs5答：電源的內(nèi)阻 Rs 為5。4. 已知電源的電動勢 E=12V,內(nèi)阻 r 0=0.1 , 負(fù)載電阻 R=3.9 ，求電路中的電流 I ，電源內(nèi)阻 r 0 上的電壓降 U0及電源端電壓 U。（3分）答案：5IE12Rr03.93( A)0.1U 0Ir030.10.3(V )UEU 0120.3 11.7(V)答：

13、電路中的電流為 3A, 電源內(nèi)阻上的電壓降為 0.3V ，電源端電壓為 11.7 V 。5. 有 50F的電容器上，加頻率為 50Hz的交流電壓 220V，求其無功功率 Q？（2分）答案 :XC 1 (2 f C ) =1/ （2 3.14 505010-6 ）=63.69( ) Q=U 2/Xc=2202/63.69 760(var)答：該電容器上的無功功率約等于 760var 。6. 有 R、L、C串聯(lián)電路，其中 R20 ，L 0.5H，C100uF，該電路諧振頻率為多少赫茲 ( 保留兩位小數(shù) ) ？（ 2分）答案：發(fā)生諧振條件為 XLXC，即 XL2f L XC1(2 f C ) ，則

14、f 22.52(Hz)答：諧振頻率為 22.52Hz。7. 某戶內(nèi)裝一日光燈照明，電路如圖所示。已知其端電壓U，頻率 f ，日光燈220V50Hz的功率P，開燈后，電路中通過的電流I 0.3A。試求該電路的等效電阻 R以及電感 L、20W，問需要并聯(lián)一個多大的電容器 C功率因數(shù) cos 1 如果要將該電路的功率因數(shù)提高到0.85?（6分）答案：解：已知 PI 2R，則P20RI 2 0.32 222( )Z R2X L2，則2X L Z2R2220 2222 699( )0.3L X L 699 2.23(H)314cos 1 P 20 0.303S220 03.已知cos1 0.303 ，1

15、 72.36 ； cos 2 0.85 ，2 31799. ，如果將功率因數(shù)提高到 0.85 ，需并聯(lián)電容器CP2 (tgtg20(tg72.36U12 )2 3.14 50 2202tg31.79 ) 7(F)3.32 F3.3210答：需要并聯(lián) 3.32的電容器； R為222， L為 2.23H， cos 1 為0.303 。8. 如下圖所示，已知 U 200V， R=50 ,R1=R2 =100 , 求各電阻中的電流。（2分）答案：6U2002( A)I100R1R2100R50100R1 R2100I 21 I21(A) 2 29. 一單相電動機接在 220V、 50Hz的交流電源上，

16、假設(shè)該電動機的等效電路圖如下圖所示。已I知R 40 ，L0.5H，試求該電動機的有功功率、無功功率、視在功率。（ 3分）答案 :X fL 3.14 0.5157()L2250ZR X L24021572162( )IU/Z 220/162 1.36(A)P I 2 R1.36 2 40 73.98(W)QI 2XL 1.362 157290.39(var)SI 2Z1.36 2162 299.64(VA)答：該電動機消耗的有功功率為73.98W，無功功率為 290.39var ，視在功率為 299.64VA。10. 某星形連接的對稱三相電路，電源電壓為 380V，每相負(fù)荷的電阻為 60，電抗為

17、 80，求相、線電流的大小及三相的總有功功率、無功功率、視在功率和功率因數(shù)。（4分）答案：相 ( 線) 電流大小為U ph220I ph I 1X 260 22.2( A)R2802cos0.6P3UI cos3380 2.2 0.6 868.77(W )Q3UI sin33802.20.8 1158.36(var)S3UI33802.21447.95(VA)Z ，若電源線電壓為11. 已知星形連接的三相對稱電源，接一星形四線制平衡負(fù)載j43380V，問 A相斷路時，中線電流是多少 ?若接成三線制 ( 即星形連接不用中線 ) ， A相斷路時，線電流是多少 ? （3分）答案：解：在三相四線制電路

18、中，當(dāng)A相斷開時，非故障相的相電壓不變，相電流也不變，這時中線電流為220 120220 120I0IIC3 j4 44126.9 (A)3 j4若利用三線制， A相斷開時380 38(A)IA0，IICU12Z232 42答：在三相四線制電路中， A相斷開時，中線電流為 44A；若接成三線制， A相斷開時， B、C兩相線電流均為 38A。繪圖題（ 33 分）U Um t 的波形示意圖。（ 分）1. 畫出單相正弦交流電壓sin37答案：如圖 1-1 所示。圖 1-12. 畫出電纜行波等效阻抗示意圖。 （3分）答案：如圖 1-2 所示。圖 1-23電容器并聯(lián)在電感性負(fù)荷的線路上， 可減少無功功率

19、的輸送， 從而提高功率因數(shù)。 并聯(lián)前線路參數(shù)為 P，Q1， 1，S1；電容器 Q，并聯(lián)后線路參數(shù)為 P，Q2，2 ，S2。試畫出并聯(lián)電容器提高功率因數(shù)示意圖。（3分）答案：并聯(lián)電容器提高功率因數(shù)示意圖如圖1-3 所示。圖 1-34畫出阻抗、電壓及功率三角形。 （ 3分）答案 : 電阻、電壓、功率三角形如圖1-4 所示。圖 1-45試畫出電壓表經(jīng)電壓互感器接入的測量電路圖( 用兩臺電壓互感器測量三相電壓) 。（3分）答案：電壓表經(jīng)兩臺電壓互感器接入測量三相電壓電路圖如圖1-5 所示。8圖 1-56畫出電阻和電感串聯(lián)接線電路圖、相量圖。 （3分）答案 : 電阻和電感串聯(lián)電路圖、相量圖如圖 1-6 所示。(a) 電路圖； (b) 相量圖圖 1-67根據(jù)圖 1-7 所示電路，畫出電壓U 和電流 I的相量圖。（ 3分）圖 1-7答案 : 相量圖如圖 1-8 所示。圖 1-88。畫出三相三線平衡負(fù)荷的星形聯(lián)結(jié)圖， 并寫出其線電壓與相電壓、 線電流與相電流之間的關(guān)系。（ 3分）答案 : 如圖 1-9 所示I1=I phU1= 3 UphI U9I V9. 畫出單相橋式整流電路圖。 （3分）答案：如圖 1-10 所示。圖 1-1010